超聲輔助旋壓塑性變形機理研究及諧振系統(tǒng)設計.pdf

1、國內外已有的研究證明，在塑性成形工藝中引進超聲振動可以改善金屬材料流動性能，突破常規(guī)塑性成形工藝極限。作者所在課題組在減薄旋壓實驗中成功引入超聲振動，進行了超聲減薄旋壓實驗。但目前對于超聲旋壓的機理的認識還缺乏了解，旋壓裝置的設計受到局限。本文重點研究超聲塑性成形機理并設計出超聲減薄旋壓頭及諧振組件，對超聲旋壓的理論和應用具有非常重要的意義。
　　本文采用實驗與仿真分析結合的方法，通過超聲單點擠壓實驗及對擠壓凹坑斷面的金相分析，結

2、合金屬塑性變形理論初步分析了超聲塑性成形機理，并通過仿真進行了反演驗證。通過仿真與實驗結合的方法，找到了降低變幅器阻抗，提高旋壓諧振系統(tǒng)性能的規(guī)律。得到以下結論:
　　1.超聲能與壓力能對塑性變形存在一種協(xié)調機制:在相同載荷作用下，疊加超聲能夠有效提高金屬塑性變形率，且振幅越大，變形提高也越大，載荷較小時，超聲振動能不能很好的傳遞到材料內部，此時超聲振動主要表現(xiàn)為沖擊作用，而當載荷較大時，超聲振動能傳遞到材料內部，使材料在塑性加工

3、中表現(xiàn)出“軟化”現(xiàn)象;
　　2.通過單點超聲擠壓實驗發(fā)現(xiàn)的一系列現(xiàn)象，進行數理分析，推斷超聲波軟化材料的微觀機制為界面脈沖能激發(fā)晶體振動，轉化為變形晶體內能，降低多晶體材料硬化趨勢。根據超聲軟化機理修改材料的本構關系中的硬化指數進行材料變形仿真，能夠較好的重現(xiàn)實驗結果。通過反演驗證，證明了機理推斷結論和修正指數選取的正確性;
　　3.根據采用有限元的方法設計了多種結構的超聲旋壓變幅器，通過實驗分析發(fā)現(xiàn)，旋輪外徑、厚度越小，阻