超聲振動(dòng)拉絲機(jī)理及實(shí)際應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、超聲振動(dòng)拉絲是超聲塑性加工的一種,是在常規(guī)拉絲的過(guò)程中疊加超聲波振動(dòng)能的新加工工藝。這一工藝因可以降低拉拔力、改善表面質(zhì)量、提高加工效率和加工材料范圍廣等特點(diǎn)而受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。研究至今,人們對(duì)超聲波塑性拉絲的機(jī)理一直沒(méi)有獲得滿意的解釋,仍停留在摸索階段,還沒(méi)有達(dá)到真正應(yīng)用于實(shí)際加工當(dāng)中。本文在前人的研究基礎(chǔ)上從金屬材料塑性變形的影響因素和金屬線材的拉拔基礎(chǔ)入手,在大量查閱資料的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對(duì)超聲波拉絲機(jī)理進(jìn)行了研究。分析了在

2、不同的階段有不同的主導(dǎo)因素決定著金屬的塑性行為;從不同的方面解釋了超聲振動(dòng)在拉絲中起到的作用,并進(jìn)行了分析;對(duì)普通拉絲和超聲拉絲的拉拔力進(jìn)行了理論分析和計(jì)算。在理論分析的基礎(chǔ)上,從變截面桿做一維縱向振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程出發(fā),推導(dǎo)出了常用截面形狀細(xì)桿的振速和應(yīng)力分布方程,按照超聲振動(dòng)拉絲實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理和要求,研究和設(shè)計(jì)了復(fù)合縱向換能振動(dòng)裝置,并利用有限元軟件對(duì)超聲換能器進(jìn)行了模態(tài)、諧響應(yīng)、瞬態(tài)分析,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。根據(jù)換能器的等效電路模型,對(duì)

3、換能器的電阻抗特性進(jìn)行了分析,并進(jìn)行了阻抗測(cè)試和匹配電路分析。在此基礎(chǔ)上,對(duì)超聲振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了電路調(diào)試并利用顯微鏡對(duì)振動(dòng)裝置進(jìn)行了振動(dòng)測(cè)試,確保振動(dòng)拉絲實(shí)驗(yàn)的有效進(jìn)行。最后,在以實(shí)際生產(chǎn)拉絲機(jī)為平臺(tái)的拉絲實(shí)驗(yàn)中,考察了有無(wú)超聲振動(dòng)情況下拉拔力的變化,由于實(shí)際生產(chǎn)的拉絲機(jī)中都帶有張力調(diào)節(jié)系統(tǒng),造成了拉拔力奇異尖峰值的出現(xiàn),拉拔速度越高和絲材雜質(zhì)含量越高張力調(diào)節(jié)表現(xiàn)的越明顯,且施加超聲可以有效的延長(zhǎng)張力調(diào)節(jié)周期和張力調(diào)節(jié)大小;同時(shí)考察了拉拔