材料微觀參數及工況條件對高精度鋁合金矩形管內表面粗糙度演化的影響探究.pdf

1、高精度矩形管被廣泛用于雷達、導航、航空、無線電通訊等領域，是傳輸微波信號的主要介質。由于在使用過程中要求通過它的脈沖信號應以極小的損耗被傳送到目的地，因此對其形狀尺寸有很高的要求，特別是其內表面質量有著極其嚴苛的要求。目前重慶大學已經很好地解決了尺寸超差、壁厚不均、長邊中部內凹、管坯拉斷等質量問題，能夠生產出具有高尺寸精度的鋁合金矩形管。但是，其內表面質量仍然不能完全滿足使用要求，因此仍需要進一步研究分析。本文基于晶體塑性理論通過三維有

2、限元分析模型模擬分析了材料參數和工況條件對表面粗糙度演變的影響，包括晶粒直徑，織構類型，接觸壓力和滑動速度，主要內容如下：
　?、偻ㄟ^三維 Voronoi圖建立多晶體細觀有限元分析模型，采用統(tǒng)計分析的方法計算出不同平均晶粒直徑下對應的最優(yōu)模型尺寸。最優(yōu)模型一方面可以提高計算效率，另一方面可確保包含足夠的材料參數信息，這為后面的模擬分析提供了良好的條件。
　　②在五種應變路徑下模擬分析了不同的平均晶粒直徑對表面粗糙度的影響。結

3、果表明在五種應變路徑下都呈現出晶粒尺寸越小得到的粗糙度值越低的規(guī)律。這主要是因為晶粒尺寸越小，晶界附近和晶粒內部的應變差值越小，變形就越均勻。因此細化晶粒是提高變形后工件表面質量的有效方法。
　?、鄯治隽瞬煌窂较驴棙嬵愋蛯Ρ砻娲植诙鹊挠绊憽０l(fā)現在五種應變路徑下，S織構在變形后得到的表面粗糙度一般都是最大，而立方織構和戈斯織構往往能得到相對最小的表面粗糙度。這種現象在一定程度上和泰勒因子有關。模擬結果表明，S織構對變形條件比較敏感

4、，立方織構則相對較穩(wěn)定。因此在具有復雜受力和變形狀況的工藝中，工件不宜出現過多的S織構。
　?、芙⒘司哂幸欢ǔ跏即植诙鹊娜S有限元分析模型，并且基于分析模型研究了不同接觸壓力和滑動速度對表面粗糙度的影響。結果表明在不同的滑動速度下粗糙度都會表現出隨接觸壓力的增加而減小的趨勢，這主要是由模具的壓平作用導致的。當滑動速度在16mm/s-64mm/s之間時，粗糙度表現出隨滑動速度的增加先增加后減小的趨勢。
　　⑤對兩組具有不同晶

5、粒直徑和晶粒取向的 Al6061試樣進行了單向拉伸實驗，并和模擬結果進行分析對比。實驗結果和模擬結果吻合良好，證明了模擬結果的準確性。
　?、尥ㄟ^對磨實驗分析了接觸壓力和滑動速度對試樣粗糙度的影響并和模擬結果進行了對比分析。兩者得到的結果并不吻合，分析原因主要是由于模擬過程中沒有考慮磨損機理及潤滑性能對粗糙化的影響。因此在之后對于模具和工件接觸問題的模擬分析中應該引入摩擦磨損對表面粗糙化的影響，這為今后的模擬分析指明了方向。通過分