高頻振動鋁合金塑性成形研究.pdf

1、振動塑性成形是指在金屬加工過程中，對被加工材料或加工工具施加一定方向、一定頻率和振幅的振動，來改善工藝效果、提高產(chǎn)品質(zhì)量的工藝過程。研究發(fā)現(xiàn)，振動可以降低材料流動應(yīng)力、降低工件與模具之間的摩擦力、改善工件成形質(zhì)量，還能在一定程度上提高材料的成形極限，這有利于一些高硬度、高強(qiáng)度及難成形材料的成形。利用振動塑性成形來提高鋁/鎂合金等輕合金材料的塑性成形性能，將成為塑性加工的一條新途徑。
　　本文以振動拉伸和鐓粗為研究對象，通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)

2、值模擬相結(jié)合的方法，研究了振動對材料變形行為的影響規(guī)律，主要工作包括:超聲振動金屬塑性成形系統(tǒng)組成及基本理論的分析與總結(jié)、6063鋁合金高頻振動拉伸與鐓粗實(shí)驗(yàn)、高頻振動拉伸與鐓粗過程的數(shù)值模擬分析等。
　　首先介紹了超聲振動金屬塑性加工系統(tǒng)的組成及各部分在成形過程中的作用，重點(diǎn)對超聲波發(fā)生器、換能器、變幅桿這三個核心部件的功能、特點(diǎn)及工作原理進(jìn)行了詳細(xì)描述?？偨Y(jié)了目前研究中關(guān)于體積效應(yīng)的三種主要的理論模型:基于非局部理論的超高頻振

3、動塑性加工材料的本構(gòu)模型、基于應(yīng)力疊加原理的低中頻振動塑性加工中體積效應(yīng)的彈粘塑性模型以及在彈粘塑性模型基礎(chǔ)上建立的粘彈塑性模型。闡述了非局部摩擦的理論模型，并分析了其在振動表面效應(yīng)研究中的應(yīng)用。
　　進(jìn)行了6063鋁合金振動拉伸實(shí)驗(yàn)，將頻率15kHz、最大振幅為5.39μm的高頻振動疊加到鋁合金的室溫拉伸過程中，研究了振動參量、激振時間對拉伸過程中成形載荷、材料流動應(yīng)力、抗拉強(qiáng)度、延伸率、斷口形貌及微觀組織、失效形式的影響規(guī)律，

4、揭示了振動的體積效應(yīng)對拉伸成形的作用效果和作用機(jī)制。利用ABAQUS軟件對高頻振動鋁合金拉伸過程進(jìn)行數(shù)值模擬，研究了振動拉伸試樣內(nèi)應(yīng)力分布特征、應(yīng)力振蕩特征，分析頻率、振幅等振動參量對應(yīng)力疊加和聲學(xué)軟化的影響規(guī)律，闡述了振動的體積效應(yīng)的內(nèi)在機(jī)理。
　　進(jìn)行了6063鋁合金的無振動鐓粗和振動鐓粗實(shí)驗(yàn)，研究了振動對鋁合金鐓粗成形中成形載荷、材料流動應(yīng)力、最大變形量、工件表面質(zhì)量及微觀組織、工件縱切面微觀組織等的影響，以及高徑比對振動效