本文關(guān)鍵詞：稀土超磁致伸縮超聲振動強(qiáng)化系統(tǒng)的研制與試驗研究

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【摘要】：零件的表面質(zhì)量對其疲勞壽命有極其重要的影響,生產(chǎn)中通常采用滾壓、噴丸強(qiáng)化等光整工藝來提高工件表面質(zhì)量。但由于其各自的工藝缺陷,常規(guī)光整方法對工件表面質(zhì)量提高有限。采用超聲擠壓強(qiáng)化技術(shù)對高速列車車軸等零件進(jìn)行表面強(qiáng)化具有較好的加工效果。但由于通常采用的壓電換能器振幅小、功率低以及存在過熱失效等問題,限制了該方法的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。 稀土超磁致伸縮材料(Terfenol-D)作為一種新型功能材料,具有能量密度高、輸出振幅大、居里溫度點高等特點,已經(jīng)被應(yīng)用到聲吶及部分換能器的制造中。本文針對超聲強(qiáng)化技術(shù)要求,設(shè)計了稀土超磁致伸縮換能器結(jié)構(gòu),并利用有限元法對換能器復(fù)合振子進(jìn)行模態(tài)分析,得到其固有頻率和模態(tài)圖；對換能器的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元磁場分析,確認(rèn)所設(shè)計結(jié)構(gòu)與選材的合理性和有效性。隨后,完成了稀土超磁致伸縮換能器的樣機(jī)制造,選配了超聲電源,并對其輸出振幅進(jìn)行測量分析,結(jié)果顯示：激勵波形為方波時,當(dāng)工作頻率為15KHz時輸出振幅最大,可達(dá)12μm,比常用的壓電換能器振幅2μm提高了五倍。 在上述工作的基礎(chǔ)上,為所研制的稀土換能器選配了超聲電源,設(shè)計并加工出用于超聲強(qiáng)化的工具頭,搭建了整套超聲強(qiáng)化系統(tǒng)�；诖讼到y(tǒng),對40鋼進(jìn)行超聲強(qiáng)化試驗研究,對比分析了超聲振動擠壓強(qiáng)化前后工件的表面粗糙度和硬度的變化。結(jié)果顯示：超聲強(qiáng)化后試件表面達(dá)到了鏡面效果；在本文的試驗條件下,粗糙度較前道工序下降了65%左右,表面硬度提高了20%左右。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U270.6;TB552

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本文編號：1153983