鋁合金具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、抗撞擊、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn),在保證零部件使用性能的前提下,采用鋁合金代替鋼鐵制零部件可降低重量30%以上。因此,采用鋁合金生產(chǎn)制造軸類零件具有顯著的優(yōu)勢(shì)。但采用楔橫軋工藝生產(chǎn)鋁合金實(shí)心軸類件時(shí)其心部極易出現(xiàn)疏松和孔腔等缺陷,嚴(yán)重降低了產(chǎn)品的強(qiáng)度,甚至導(dǎo)致產(chǎn)品失效報(bào)廢。而采用楔橫軋工藝生產(chǎn)鋁合金空心軸類件,在滿足使用性能要求的前提下,不僅可避免實(shí)心軸內(nèi)部出現(xiàn)的疏松和孔腔等缺陷,還可以降低鋁合金材料的使用量,節(jié)約成本,同時(shí)可發(fā)揮鋁合金一系列的優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)軸類件結(jié)構(gòu)的輕量化。本文以楔橫軋鋁合金空心軸類件為研究對(duì)象,運(yùn)用DEFORM-3D有限元分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方法對(duì)楔橫軋鋁合金空心軸成形過(guò)程進(jìn)行了研究。分析了楔橫軋鋁合金空心軸的軋制旋轉(zhuǎn)條件、壓扁失穩(wěn)條件和表面缺陷形成條件等,并據(jù)此確定了軋制工藝參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,鋁合金的變形溫度范圍窄,對(duì)變形溫度和變形速率敏感,本文分析了楔橫軋鋁合金空心軸在不同軋制溫度下軋制過(guò)程中的溫度場(chǎng)變化,并對(duì)不同軋制溫度下的軋制損傷進(jìn)行了研究,為確定合理的軋制溫度,提高軋制成形質(zhì)量奠定了基礎(chǔ);參考圓柱度的概念引入了外徑和內(nèi)徑的相對(duì)圓柱度作為軋件軸向方... 

【文章來(lái)源】：寧波大學(xué)浙江省

【文章頁(yè)數(shù)】：91 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

楔橫軋示意圖

寧波大學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位論文9會(huì)在軋制成形過(guò)程中出現(xiàn)壓扁失穩(wěn)現(xiàn)象，從而導(dǎo)致空心軸的尺寸精度降低，甚至壓扁失效，無(wú)法正常進(jìn)行軋制，如圖2.1所示。圖2.1軋件的壓扁失效Fig.2.1Flateningfailureofrolledparts空心軸壓扁失穩(wěn)的條件為[67]：KppRtr69.011211020（2.2）式中：t0為空心坯料初始壁厚，R0為空心坯料的平均半徑，Pr為軋件所受的徑向力，pθ為軋件所受的切向力,sK31。由（2.2）并結(jié)合文獻(xiàn)[68]可知，展寬角、成形角和斷面收縮率越大，楔橫軋空心軸越容易呈現(xiàn)壓扁失穩(wěn)失效；空心坯料的初始外徑值與壁厚的比值對(duì)壓扁失穩(wěn)影響非常大，當(dāng)二者的比值小于5時(shí)，幾乎不會(huì)出現(xiàn)壓扁失穩(wěn)，當(dāng)二者比值大于7時(shí)，出現(xiàn)壓扁失穩(wěn)的可能性非常大。故為避免空心軸的壓扁失穩(wěn)，除選擇適合的工藝參數(shù)之外，還應(yīng)考慮空心坯料相對(duì)壁厚，相對(duì)壁厚越大，越不容易出現(xiàn)壓扁失穩(wěn)。2.1.3楔橫軋空心軸表面缺陷形成條件楔橫軋件在軋制成形的過(guò)程中，軋件表面與模具直接接觸，受到模具的反復(fù)搓擠，軋件表面往往會(huì)出現(xiàn)蛇皮狀或魚鱗狀宏觀缺陷，如圖2.2所示。這種宏觀缺陷若處置不當(dāng)往往會(huì)發(fā)展成裂紋，具有更大的破壞性，嚴(yán)重影響了軋件的成形質(zhì)量和壽命，因此，軋制過(guò)程中應(yīng)避免或降低這種缺陷的產(chǎn)生。

楔橫軋鋁合金空心軸成形工藝研究10圖2.2軋件表面的“魚鱗”缺陷Fig.2.2The"fishscale"defectonthesurfaceoftherolledpiece根據(jù)文獻(xiàn)[69]所述，楔橫軋件產(chǎn)生表面缺陷的條件為：0)cos(31lncossincossin32ln2)(2RmLmTRLmRRTmTTTTRRRRRaffffofffof（2.3）式中：m為摩擦系數(shù)，R0為軋件的初始半徑值，Rf為軋件軋制成形后的半徑值,L為精整段的寬度。從（2.3）可看出，軋件表面變形區(qū)域產(chǎn)生的缺陷隨著摩擦系數(shù)的增加而增加；精整段的寬度與軋件軋制成形后的半徑比值L/Rf越大，軋件表面形成的缺陷區(qū)域越大。因此，為降低軋件表面形成的缺陷，在保證軋件正常旋轉(zhuǎn)的條件下，應(yīng)盡可能降低摩擦，一般是通過(guò)在模具楔側(cè)面打點(diǎn)方式增加摩擦，這樣并不會(huì)對(duì)軋件成形區(qū)造成影響。2.1.4工藝參數(shù)的選擇工藝參數(shù)的選擇關(guān)系到零件能否正常軋制和軋制成形后的質(zhì)量，合理的工藝參數(shù)不僅能夠保證正常軋制，還能夠提高軋件成形質(zhì)量，節(jié)約材料，提高軋制效率等。對(duì)于楔橫軋空心鋁合金軸來(lái)說(shuō)，軋制工藝參數(shù)的選擇首先應(yīng)保證其能夠軋制成形，滿足空心軸的軋制旋轉(zhuǎn)條件、壓扁失穩(wěn)條件、表面缺陷形成條件，在此基礎(chǔ)上再考慮優(yōu)化軋制工藝參數(shù)，提高空心鋁合金軸的軋制成形質(zhì)量。綜合考慮旋轉(zhuǎn)條件、壓扁失穩(wěn)條件和表面缺陷形成條件并結(jié)合斷面收縮率和展寬角成形角選取間的關(guān)系，本文所選擇的楔橫軋鋁合金空心軸的工藝參數(shù)詳見(jiàn)表2.1，其中，空心鋁合金坯料規(guī)格尺寸為80×40×17mm（長(zhǎng)外徑內(nèi)孔徑），初始外徑與壁厚的比值為3.49，滿足小于5的壓扁失穩(wěn)條件，軋制溫度的選取為

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