在將半固態(tài)成形技術應用于板料鐓擠成形工藝的基礎上,提出超聲振動輔助板料鐓擠微觸變成形復合工藝,并且基于微凸臺特征搭建了超聲振動輔助板料體積微觸變實驗裝置。通過與無超聲振動實驗進行對比,研究了超聲振動對微凸臺微觀組織的影響。實驗結果表明,施加超聲振動會打散固相顆粒的連接,導致在成形過程中變形機制發(fā)生變化。同時超聲振動可以明顯改善凸臺頂部的液相偏析缺陷。結合圓環(huán)鐓粗理論認為微凸臺觸變成形過程中板料存在分流區(qū),擠壓流動占優(yōu)階段施加超聲振動會導致分流區(qū)的范圍減小,進而降低微凸臺的成形高度。 

【文章來源】：塑性工程學報. 2020,27(08)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

ZL101半固態(tài)合金固相率與溫度關系曲線

考慮到微成形研究的特征尺寸，選取微凸臺模孔直徑為Φ0.5 mm。為了研究超聲強度對微凸臺微觀組織的影響，選取的超聲振動功率為0和360 W。根據已有研究[22]，設定變形溫度為565℃，在該溫度下可以保證微凸臺有較好的表面質量。選擇壓下量為0.3 mm。由于半固態(tài)材料對應變速率具有敏感性，并且過短的成形時間會對施加超聲振動造成困難，故選取的變形速率為1 mm·min-1。板料厚度對成形凸臺高度影響顯著且凸臺成形高度隨板厚減小明顯升高，根據已有實驗結果[22]，在變形速率為1 mm·min-1的情況下，板料厚度為0.9 mm對獲得最大凸臺高度，故選用的坯料尺寸為Φ12 mm×0.9 mm，其厚度在微尺度范圍內，其直徑和厚度比為13.3，板料厚度和擠壓凸臺直徑比為1.8。根據實驗結果，微凸臺的成形過程主要可分為坯料鐓粗流動占優(yōu)和凸臺擠壓流動占優(yōu)(以下分別簡稱為鐓粗階段和擠壓階段)兩個階段，分別對應成形初期和成形末期。在不同成形階段施加超聲振動會對凸臺微觀組織造成影響，故對兩個成形階段分別施加超聲振動。實驗方案見表2。1.3 實驗設備

實驗設備如圖3所示。實驗用壓力機為IN-STRON材料萬能試驗機。采用大功率陶瓷感應線圈進行加熱，可以保證均勻的加熱溫度場。為保證測溫的準確性，采用K型熱電偶(誤差±1℃)進行測溫，并將溫度信號輸入REX-C700溫度控制器，通過SSR-40 DA電磁繼電器實現(xiàn)對陶瓷電阻絲感應加熱線圈的電流的通斷，從而實現(xiàn)溫度控制。實驗中利用隔熱材料將模具與線圈圍成一個保溫密閉空間，保證模具系統(tǒng)具有良好的保溫效果。上模與壓機連接處通過加石英板與冷卻水以起到隔熱和降溫的作用，防止高溫傳遞到實驗設備。上模與固定塊依靠螺栓連接，既保證了連接的可靠性，又方便模具的更換。超聲振動系統(tǒng)主要由超聲波發(fā)生器、換能器和變幅桿組成，本實驗采用的超聲振動系統(tǒng)設計頻率20 kHz，最大功率1200 W。超聲換能器為壓電式，采用階梯式變幅桿，其末端與成形下模用螺紋連接。由于變幅桿不能與壓機直接相連，設計了支撐架輔助變幅桿與壓機相連。在成形過程中，作用在變幅桿上的力通過支撐架傳遞到壓機上。實驗中，變幅桿中有流動水道降溫，防止高溫導致超聲換能器失效。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]超聲能場在金屬微/介觀成形中的作用理論及實驗研究[D]. 姚喆赫.浙江大學 2016

碩士論文
[1]ZL101合金半固態(tài)等溫微擠壓及成形規(guī)律試驗研究[D]. 趙雅珠.上海交通大學 2010
[2]ZL101二次加熱微正擠壓試驗研究[D]. 雷晚勤.上海交通大學 2008
[3]半固態(tài)微擠壓工藝的初步研究[D]. 童忠財.上海交通大學 2007



本文編號：3481777