【摘要】：粉末冶金是一種集材料制備與零件成形于一體的近凈成形先進制造技術(shù),具有節(jié)能、省材、高效、尺寸穩(wěn)定精度高等優(yōu)點,在材料與零件制造業(yè)具有重要的地位,獲得了國內(nèi)外學(xué)者的高度重視。但是金屬粉末壓坯中的裂紋缺陷的存在嚴重影響了制品性能。國內(nèi)外學(xué)者對壓坯產(chǎn)生裂紋的原因進行了研究并分類,但量化計算裂紋的研究還不多見。使用有限元技術(shù),分析預(yù)測壓坯的裂紋損傷情況,確定合理的成形參數(shù),是解決壓坯裂紋損傷的一個有效途徑。本文選取修正的粉末屈服準則,根據(jù)金屬粉末燒結(jié)體塑性力學(xué)理論,推導(dǎo)出了金屬粉末壓坯的裂紋損傷模型,該模型表征壓坯在應(yīng)力、應(yīng)變和相對密度累積作用下的損傷情況。采用鐵、鋁兩種粉末壓坯進行單向壓縮實驗對模型的正確性和材料適應(yīng)性進行了驗證。采用以上的損傷模型,對不同潤滑條件、高徑比和脫模方式的工藝參數(shù)下的金屬粉末壓坯成形與脫模過程進行二維有限元模擬,以探究各參數(shù)對壓坯裂紋損傷的影響。研究結(jié)果表明:壓坯在脫模階段的損傷要大于壓制階段,并在壓坯脫出陰�？诓繒r達到最大值;潤滑條件的改善將有利于減輕壓坯的裂紋損傷;較小的高徑比利于壓坯密度的均勻化,裂紋損傷傾向較小;脫模方式也會對壓坯的損傷產(chǎn)生影響,頂出式脫模時的損傷值要小于壓下式脫模。分析了金屬粉末壓坯在運送過程中可能產(chǎn)生裂紋的幾種情況。采用平臺型巴西圓盤實驗得到了銅、鐵兩種金屬粉末壓坯的力學(xué)性能參數(shù),包括彈性模量、抗拉強度和斷裂韌度。利用上述參數(shù)對圓環(huán)形金屬粉末壓坯的夾持工況進行了分析模擬,確定了最先產(chǎn)生裂紋的部位,獲得了該零件的安全夾持力范圍。
【圖文】：

1圖 1.1 粉末冶金零件實物Fig.1.1 Picture of powder metallurgy parts現(xiàn)階段，粉末冶金制造的零件具有非常廣闊的應(yīng)用前景，不僅傳統(tǒng)的諸如鐵基和銅基粉末材料在機械工程、電子技術(shù)和自動化等相關(guān)領(lǐng)域大規(guī)模應(yīng)用，而且先進的粉末冶金材料，比如鈦合金和稀土永磁材料等，也已在 IT、生物工程、能源及國防領(lǐng)域廣泛涉及。據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息研究網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示：2012 年中國粉末冶

會轉(zhuǎn)移進行下一個工序，由于此時的壓坯強度夾持不當(dāng)都可能會對壓坯造成損傷。末壓坯的裂紋形成，國內(nèi)外學(xué)者做了大量的研究。國變速器的齒轂、發(fā)動機齒形帶輪等形狀復(fù)雜零件在其和相應(yīng)對策進行了分析。上海交通大學(xué)的董林峰和李末成形過程中的分層裂紋現(xiàn)象，并對壓坯脫出過程的申小平[16]研究了多臺階件的兩種常見缺陷，并針對性余毅[17]采用虛擬裂紋閉合法對 FGH95 標準緊湊拉伸實驗結(jié)果比較，證實了該方法的準確性。姬成崗[18]針從多個角度分析了產(chǎn)生裂紋的原因及相應(yīng)對策。國外裂紋的主要原因是由應(yīng)力應(yīng)變集中所導(dǎo)致的體積應(yīng)變別從粉末冶金零件材料成分和幾何形狀角度出發(fā)，總Spitzig[22]研究不同相對密度下的鐵粉壓坯的損傷和壓坯產(chǎn)生裂紋的原因進行了系統(tǒng)的研究，認為裂紋形合之后又開裂兩種，，并將裂紋產(chǎn)生的原因進行了圖
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TF125

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本文編號：2665894