超聲振動輔助TA2純鈦箔板塑性變形行為與微沖裁機理研究.pdf

1、目前對箔板類微型零件的需求量越來越大，對其質(zhì)量要求也越來越高。針對此，本文提出一種新箔板類零件成形工藝——超聲振動輔助金屬箔板微沖裁工藝。在超聲振動的作用下，金屬箔板會表現(xiàn)出不同于常規(guī)變形的變形行為，且有研究表明超聲振動能提高最終成形件的質(zhì)量。本文采用超聲振動輔助 TA2純鈦箔板成形，探索其對箔板變形行為的影響，并以期得到高質(zhì)量的零件。
　　為了探索超聲振動作用下TA2純鈦箔板的變形行為，對其在有無超聲振動的條件下進行微拉伸實驗，

2、發(fā)現(xiàn)對不同晶粒尺寸的箔板，超聲振動具有“軟化作用”，可以降低其整體流動應(yīng)力，而且晶粒尺寸越小，這種“軟化作用”越明顯，另外超聲振動的加載使得斷口韌窩略有增多。對于晶粒尺寸25.8μm的箔板，隨著超聲振幅的增大，流動應(yīng)力先降低，振幅太大時，流動應(yīng)力和延伸率急劇下降，斷口韌窩逐漸減少，出現(xiàn)解理斷裂特征。在較小的應(yīng)變速率下，超聲振動具有“軟化作用”，較大的應(yīng)變速率下表現(xiàn)出“硬化作用”。
　　為分析超聲振動對沖裁的影響，利用ABAQUS軟

3、件對沖裁過程進行有無超聲振動輔助下的有限元模擬分析。結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)念l率和振幅的組合能夠減小斷面毛刺高度增大光亮帶比例，提高斷面質(zhì)量。超聲振動的加載對沖裁過程中的應(yīng)力應(yīng)變分布有一定的影響，加載超聲振動后變形區(qū)形狀發(fā)生了改變，由原來的“梭形”變形區(qū)變?yōu)椴灰?guī)則的形狀，且變形區(qū)范圍增大，另外凸凹模刃口處材料所受的較大拉應(yīng)力向凸凹模刃口連線的中間處轉(zhuǎn)移，延緩了裂紋的萌生，但是超聲振動引起的應(yīng)力狀態(tài)使得斷裂階段裂紋擴展加快，斷裂帶的撕裂變形也更嚴

4、重，斷面斜度增大。
　　為順利開展超聲振動輔助微沖裁實驗的研究工作，設(shè)計了超聲換能器與沖裁凸模一體化的超聲振動輔助微沖裁振子，并進行了超聲振動輔助TA2純鈦箔板微沖裁模具裝置的研制。使用所研制的裝置開展實驗研究，結(jié)果表明超聲振動能夠提高斷面的光亮帶比例，這與有限元模擬結(jié)果相一致，并且晶粒尺寸越細小，超聲振動的作用越明顯，但超聲振動有使光亮帶粗糙度增大的趨勢。超聲振動的加載使得斷裂帶部分的韌窩增多。在不同的沖裁速度下進行有無超聲振動