超聲輔助旋壓塑性變形機(jī)理研究及諧振系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、國(guó)內(nèi)外已有的研究證明，在塑性成形工藝中引進(jìn)超聲振動(dòng)可以改善金屬材料流動(dòng)性能，突破常規(guī)塑性成形工藝極限。作者所在課題組在減薄旋壓實(shí)驗(yàn)中成功引入超聲振動(dòng)，進(jìn)行了超聲減薄旋壓實(shí)驗(yàn)。但目前對(duì)于超聲旋壓的機(jī)理的認(rèn)識(shí)還缺乏了解，旋壓裝置的設(shè)計(jì)受到局限。本文重點(diǎn)研究超聲塑性成形機(jī)理并設(shè)計(jì)出超聲減薄旋壓頭及諧振組件，對(duì)超聲旋壓的理論和應(yīng)用具有非常重要的意義。
　　本文采用實(shí)驗(yàn)與仿真分析結(jié)合的方法，通過(guò)超聲單點(diǎn)擠壓實(shí)驗(yàn)及對(duì)擠壓凹坑斷面的金相分析，結(jié)

2、合金屬塑性變形理論初步分析了超聲塑性成形機(jī)理，并通過(guò)仿真進(jìn)行了反演驗(yàn)證。通過(guò)仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方法，找到了降低變幅器阻抗，提高旋壓諧振系統(tǒng)性能的規(guī)律。得到以下結(jié)論:
　　1.超聲能與壓力能對(duì)塑性變形存在一種協(xié)調(diào)機(jī)制:在相同載荷作用下，疊加超聲能夠有效提高金屬塑性變形率，且振幅越大，變形提高也越大，載荷較小時(shí)，超聲振動(dòng)能不能很好的傳遞到材料內(nèi)部，此時(shí)超聲振動(dòng)主要表現(xiàn)為沖擊作用，而當(dāng)載荷較大時(shí)，超聲振動(dòng)能傳遞到材料內(nèi)部，使材料在塑性加工

3、中表現(xiàn)出“軟化”現(xiàn)象;
　　2.通過(guò)單點(diǎn)超聲擠壓實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的一系列現(xiàn)象，進(jìn)行數(shù)理分析，推斷超聲波軟化材料的微觀機(jī)制為界面脈沖能激發(fā)晶體振動(dòng)，轉(zhuǎn)化為變形晶體內(nèi)能，降低多晶體材料硬化趨勢(shì)。根據(jù)超聲軟化機(jī)理修改材料的本構(gòu)關(guān)系中的硬化指數(shù)進(jìn)行材料變形仿真，能夠較好的重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過(guò)反演驗(yàn)證，證明了機(jī)理推斷結(jié)論和修正指數(shù)選取的正確性;
　　3.根據(jù)采用有限元的方法設(shè)計(jì)了多種結(jié)構(gòu)的超聲旋壓變幅器，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析發(fā)現(xiàn)，旋輪外徑、厚度越小，阻