本文關(guān)鍵詞：3J21合金微沖裁殘余應(yīng)力研究

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【摘要】：Co40NiCrMn合金(3J21合金)是一種已獲得廣泛應(yīng)用的鈷基高彈性合金,具有無(wú)磁、高的強(qiáng)度和硬度、耐疲勞和酸堿腐蝕等良好的機(jī)械性能。因此,3J21合金常被用來(lái)制造高精密儀器及航天航空中的微型彈性元件。與此同時(shí),迅猛發(fā)展的微電子機(jī)械系統(tǒng)促使微小零件的需求量急劇增加,并且產(chǎn)品的微型化對(duì)微小零件的準(zhǔn)確、高質(zhì)量成形提出了很高的要求。微沖裁作為一種新穎的塑性加工技術(shù),非常適用于工業(yè)中大批量生產(chǎn)具有良好斷面質(zhì)量和較高尺寸精度的微小型零件。然而,微沖裁成形的零件內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力,它不會(huì)隨著成形過(guò)程的結(jié)束而消失,而殘余應(yīng)力的存在會(huì)影響零件的使用性能和疲勞壽命。因此,研究微沖裁件的殘余應(yīng)力,對(duì)提高其服役安全性和揭示其失效機(jī)制具有十分重要的意義。通過(guò)對(duì)無(wú)應(yīng)力狀態(tài)下的3J21合金進(jìn)行納米壓痕試驗(yàn)來(lái)研究壓痕尺寸效應(yīng),探索壓頭壓入深度對(duì)載荷-壓深曲線及硬度、彈性模量等材料性能參數(shù)的影響。引入常用的壓痕尺寸效應(yīng)描述模型,分析壓入深度的變化對(duì)3J21合金硬度的影響規(guī)律,并確定利用納米壓痕測(cè)試法測(cè)試微沖裁件殘余應(yīng)力的合適壓入深度。針對(duì)應(yīng)用于微沖裁件的3J21合金,利用單軸拉伸試驗(yàn)來(lái)獲得其材料力學(xué)性能參數(shù),基于金屬材料常用的Johnson-Cook本構(gòu)關(guān)系方程,建立起3J21合金的簡(jiǎn)化J-C本構(gòu)關(guān)系方程。利用有限元軟件對(duì)3J21合金的微沖裁過(guò)程進(jìn)行分析,研究不同單邊沖裁間隙對(duì)微沖裁過(guò)程的影響規(guī)律,探索了微沖裁過(guò)程中應(yīng)力的變化及分布規(guī)律。利用本課題組自主研制的高精密微沖裁成形設(shè)備,根據(jù)對(duì)3J21合金微沖裁過(guò)程的有限元分析結(jié)果來(lái)確定沖裁模具的單邊沖裁間隙,在厚度為1001μm的3J21合金箔片上沖裁出邊長(zhǎng)為400gm的正方形微沖裁零件。結(jié)果顯示,微沖裁成形的零件形狀較為規(guī)則,且沖裁斷面分為較為明顯的四個(gè)部分,證明該設(shè)備具有較高精度的成形能力。分別對(duì)無(wú)應(yīng)力狀態(tài)下3J21合金和以3J21合金為沖裁板料的微沖裁件進(jìn)行納米壓痕試驗(yàn),研究殘余應(yīng)力的存在對(duì)相關(guān)壓痕參數(shù)的影響規(guī)律。結(jié)果顯示,殘余應(yīng)力僅對(duì)壓痕產(chǎn)生過(guò)程的加載響應(yīng)有影響,而與其卸載響應(yīng)無(wú)關(guān)。根據(jù)這一試驗(yàn)結(jié)果,從壓痕產(chǎn)生過(guò)程中壓頭做功的角度出發(fā),基于能量守恒的觀點(diǎn)建立了適用于3J21合金微沖裁件的殘余應(yīng)力計(jì)算模型,并采用預(yù)應(yīng)力施加的方式對(duì)壓痕試驗(yàn)進(jìn)行有限元仿真,驗(yàn)證所建立的殘余應(yīng)力計(jì)算模型的正確性,最后利用其測(cè)量出3J21合金微沖裁件殘余應(yīng)力。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG386.2

【相似文獻(xiàn)】

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