本文關(guān)鍵詞：滾壓成形微溝槽微觀組織數(shù)值模擬分析及其實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高溫滾壓成形微溝槽的技術(shù)結(jié)合了板材滾壓成形和溫加工塑性成形的優(yōu)點(diǎn),提高材料利用率和生產(chǎn)效率的同時(shí)也提高了材料的塑性成形性能,因此適用于大批量的生產(chǎn)板材表面的微細(xì)結(jié)構(gòu)。但是利用滾壓成形在板材表面加工微溝槽的塑性成形機(jī)制不同于傳統(tǒng)的宏觀塑性成形機(jī)制,材料的力學(xué)性能、成形性能以及塑性流動(dòng)行為與微溝槽的晶粒尺寸、輥上微結(jié)構(gòu)的幾何尺寸和特征尺寸具有一定的聯(lián)系。因此本文的研究重點(diǎn)為不同溫度下滾壓成形微溝槽的工藝、微觀組織演變規(guī)律以及尺寸效應(yīng)的影響。本文利用Deform-3D軟件建立了不同溫度滾壓微溝槽的有限元模型,設(shè)置了不同的工藝參數(shù)和幾何尺寸以及特征尺寸,包括滾壓溫度、滾壓速率、微細(xì)結(jié)構(gòu)輥上溝槽寬度、滾壓深度、溝槽底圓角半徑以及頂圓角半徑。同時(shí)本文進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,證明了本文得出的工藝的可行性,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證了模擬的準(zhǔn)確性。本文的主要研究?jī)?nèi)容以及得出的結(jié)果如下:1.建立了不同溫度下滾壓成形板材表面微溝槽的有限元模型,改變滾壓溫度、微結(jié)構(gòu)輥上溝槽間距、滾壓深度,對(duì)比分析不同工藝參數(shù)下材料的流動(dòng)情況。結(jié)果表明:溫滾壓成形的微溝槽有連續(xù)的金屬流線分布,所以滾壓成形微溝槽的綜合力學(xué)性能明顯優(yōu)于機(jī)加工微溝槽的力學(xué)性能。滾壓加工的微溝槽因?yàn)榫哂羞B續(xù)的金屬流線,因此微溝槽表面的抗疲勞強(qiáng)度等力學(xué)性能優(yōu)良。流線在微溝槽部位分布合理,在溝槽的底部和溝槽底圓角處,金屬流線密度最大。金屬流線越密集的部位,金屬的致密度越高,金屬的耐磨性越好。溫度的提高有利于金屬的流動(dòng),隨著微結(jié)構(gòu)輥上溝槽寬度的增大,金屬的流動(dòng)范圍先增加后減小,滾壓深度的增加可以加大金屬的流動(dòng)和變形程度。2.在滾壓成形板材表面微溝槽的有限元模型的基礎(chǔ)上,建立了微觀組織演變模型。通過(guò)改變滾壓溫度、成形速率、輥上溝槽寬度和滾壓深度,得到不同工藝條件下的軋向橫截面上的平均晶粒尺寸分布云圖以及選取的特定位置的晶粒形貌圖,由此得出最佳的加工工藝條件,從而獲得晶粒細(xì)化效果理想的工藝條件。最利于晶粒尺寸細(xì)化的滾壓溫度為430℃到480℃之間,成形速率在0.1mm/s到1mm/s范圍內(nèi)時(shí)。輥上溝槽寬度以及滾壓深度對(duì)晶粒尺寸的細(xì)化作用不明顯。3.通過(guò)晶粒尺寸、輥上溝槽寬度以及輥上頂圓角和底圓角的尺寸對(duì)微溝槽的成形高度和所需滾壓載荷的作用規(guī)律來(lái)探討尺寸效應(yīng)的影響。微溝槽的特征高度隨著晶粒尺寸的增大呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。當(dāng)晶粒尺寸增大時(shí),晶界強(qiáng)化效果減弱,金屬的屈服強(qiáng)度降低,在發(fā)生塑性變形時(shí)的變形抗力也降低,因此所需滾壓載荷也減小。微結(jié)構(gòu)輥上溝槽寬度越大,在一個(gè)溝槽間隙內(nèi),參與變形的晶界數(shù)目也越多,變形過(guò)程的流變應(yīng)力也越高,因此所需滾壓載荷也越高。頂圓角和底圓角對(duì)所需滾壓載荷的影響相同,都是隨著圓角半徑的增大,所需滾壓載荷呈減小的規(guī)律。4.實(shí)驗(yàn)所得材料流動(dòng)和微觀組織演化規(guī)律與模擬結(jié)果一致,證明了模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。通過(guò)改變滾壓深度,確定為了加工出具有最佳減阻效果的微溝槽,應(yīng)控制滾壓深度在35%以上。通過(guò)軋向橫截面上硬度的分布情況來(lái)驗(yàn)證模擬得出的晶粒尺寸效應(yīng)的規(guī)律是正確的。同時(shí)硬度的分布也可以證明滾壓深度的改變也會(huì)引起尺寸效應(yīng)。
【關(guān)鍵詞】：高溫滾壓成形 微溝槽 材料流動(dòng) 微觀組織 尺寸效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG306
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-26
• 1.1 引言10-12
• 1.2 微溝槽加工技術(shù)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 微細(xì)加工尺寸效應(yīng)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 塑性成形基本理論14-17
• 1.5 鋁合金高溫變形微觀組織演化機(jī)制17-19
• 1.6 微細(xì)加工尺寸效應(yīng)的機(jī)理及分類(lèi)19-22
• 1.7 本課題的研究?jī)?nèi)容、意義和來(lái)源22-24
• 1.8 本章小結(jié)24-26
• 第二章 表面微溝槽滾壓成形有限元模型的建立26-42
• 2.1 引言26
• 2.2 表面微溝槽滾壓成形工藝方案的設(shè)計(jì)26-27
• 2.3 表面微溝槽滾壓成形有限元建模27-35
• 2.4 Avrami動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型35-36
• 2.5 網(wǎng)格劃分36-37
• 2.6 接觸定義37-39
• 2.7 模擬結(jié)果39-40
• 2.8 本章小結(jié)40-42
• 第三章 微溝槽滾壓成形金屬流線及晶粒尺寸分析42-56
• 3.1 引言42
• 3.2 微溝槽滾壓成形金屬流線分析42-45
• 3.3 滾壓成形工藝參數(shù)對(duì)晶粒尺寸的影響45-53
• 3.4 本章小結(jié)53-56
• 第四章 微溝槽滾壓成形尺寸效應(yīng)的研究56-64
• 4.1 引言56
• 4.2 晶粒尺寸效應(yīng)56-58
• 4.3 幾何尺寸效應(yīng)58-60
• 4.4 特征尺寸效應(yīng)60-62
• 4.5 本章小結(jié)62-64
• 第五章 微溝槽滾壓成形實(shí)驗(yàn)的研究64-72
• 5.1 引言64
• 5.2 實(shí)驗(yàn)方法和過(guò)程64-65
• 5.3 滾壓深度與溝槽特征高度的關(guān)系65-66
• 5.4 晶粒變形實(shí)驗(yàn)分析66
• 5.5 微溝槽表面形貌的分析66-67
• 5.6 微溝槽滾壓成形晶粒尺寸的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證67-68
• 5.7 加工硬化尺寸效應(yīng)分析68-71
• 5.8 本章小結(jié)71-72
• 第六章 結(jié)論與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果78-79
• 致謝79

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 盈亮;戴明華;胡平;閆巧云;;6061-T6鋁合金高溫本構(gòu)模型及溫成形數(shù)值模擬[J];中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào);2015年07期

2 黃順U，

本文編號(hào)：329228