本文關(guān)鍵詞：超聲振動輔助TA2純鈦箔板塑性變形行為與微沖裁機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》 2015年

超聲振動輔助TA2純鈦箔板塑性變形行為與微沖裁機(jī)理研究

張曼曼  

【摘要】：目前對箔板類微型零件的需求量越來越大,對其質(zhì)量要求也越來越高。針對此,本文提出一種新箔板類零件成形工藝——超聲振動輔助金屬箔板微沖裁工藝。在超聲振動的作用下,金屬箔板會表現(xiàn)出不同于常規(guī)變形的變形行為,且有研究表明超聲振動能提高最終成形件的質(zhì)量。本文采用超聲振動輔助TA2純鈦箔板成形,探索其對箔板變形行為的影響,并以期得到高質(zhì)量的零件。為了探索超聲振動作用下TA2純鈦箔板的變形行為,對其在有無超聲振動的條件下進(jìn)行微拉伸實驗,發(fā)現(xiàn)對不同晶粒尺寸的箔板,超聲振動具有“軟化作用”,可以降低其整體流動應(yīng)力,而且晶粒尺寸越小,這種“軟化作用”越明顯,另外超聲振動的加載使得斷口韌窩略有增多。對于晶粒尺寸25.8μm的箔板,隨著超聲振幅的增大,流動應(yīng)力先降低,振幅太大時,流動應(yīng)力和延伸率急劇下降,斷口韌窩逐漸減少,出現(xiàn)解理斷裂特征。在較小的應(yīng)變速率下,超聲振動具有“軟化作用”,較大的應(yīng)變速率下表現(xiàn)出“硬化作用”。為分析超聲振動對沖裁的影響,利用ABAQUS軟件對沖裁過程進(jìn)行有無超聲振動輔助下的有限元模擬分析。結(jié)果表明,適當(dāng)?shù)念l率和振幅的組合能夠減小斷面毛刺高度增大光亮帶比例,提高斷面質(zhì)量。超聲振動的加載對沖裁過程中的應(yīng)力應(yīng)變分布有一定的影響,加載超聲振動后變形區(qū)形狀發(fā)生了改變,由原來的“梭形”變形區(qū)變?yōu)椴灰?guī)則的形狀,且變形區(qū)范圍增大,另外凸凹模刃口處材料所受的較大拉應(yīng)力向凸凹模刃口連線的中間處轉(zhuǎn)移,延緩了裂紋的萌生,但是超聲振動引起的應(yīng)力狀態(tài)使得斷裂階段裂紋擴(kuò)展加快,斷裂帶的撕裂變形也更嚴(yán)重,斷面斜度增大。為順利開展超聲振動輔助微沖裁實驗的研究工作,設(shè)計了超聲換能器與沖裁凸模一體化的超聲振動輔助微沖裁振子,并進(jìn)行了超聲振動輔助TA2純鈦箔板微沖裁模具裝置的研制。使用所研制的裝置開展實驗研究,結(jié)果表明超聲振動能夠提高斷面的光亮帶比例,這與有限元模擬結(jié)果相一致,并且晶粒尺寸越細(xì)小,超聲振動的作用越明顯,但超聲振動有使光亮帶粗糙度增大的趨勢。超聲振動的加載使得斷裂帶部分的韌窩增多。在不同的沖裁速度下進(jìn)行有無超聲振動輔助的微沖裁實驗,發(fā)現(xiàn)常規(guī)微沖裁時,光亮帶比例隨著沖裁速度的增大先增大后降低,加載超聲振動后,光亮帶比例有增大的趨勢,且沖裁速度越小,超聲振動的作用越大。對有無超聲振動輔助的微沖裁過程中的裂紋擴(kuò)展角度進(jìn)行研究,結(jié)果表明,加載超聲振動使得裂紋的擴(kuò)展角度增大,斷裂帶變形更嚴(yán)重,斷面斜度增大。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG306
【目錄】：

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