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)品質量的工藝過程。研究發(fā)現(xiàn)，振動可以降低材料流動應力、降低工件與模具之間的摩擦力、改善工件成形質量，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，通過實驗和數(shù)

2、值模擬相結合的方法，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、6063鋁合金高頻振動拉伸與鐓粗實驗、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、特點及工作原理進行了詳細描述。總結了目前研究中關于體積效應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模型、基于應力疊加原理的低中頻振動塑性加工中體積效應的彈粘塑性模型以及在彈粘塑性模型基礎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研究中的應用。
　　進行了6063鋁合金振動拉伸實驗，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、材料流動應力、抗拉強度、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對拉伸成形的作用效果和作用機制。利用ABAQUS軟件對高頻振動鋁合金拉伸過程進行數(shù)值模擬，研究了振動拉伸試樣內應力分布特征、應力振蕩特征，分析頻率、振幅等振動參量對應力疊加和聲學軟化的影響規(guī)律，闡述了振動的體積效應的內在機理。
　　進行了6063鋁合金的無振動鐓粗和振動鐓粗實驗，研究了振動對鋁合金鐓粗成形中成形載荷、材料流動應力、最大變形量、工件表面質量及微觀組織、工件縱切面微觀組織等的影響，以及高徑比對振動效