低频振动模式下紫铜压缩变形行为及尺寸效应

通过改变低频振动加载条件,研究了振幅(0.01,0.05和0.1 mm)、频率(10,20和30 Hz)、进给速率(0.01,0.05和0.1 mm·s~(-1))和试样尺寸(Ф1,Ф2和Ф3 mm)对T2紫铜室温压缩变形行为的影响。实验结果表明,振幅对紫铜压缩变形过程的影响最为显著,随着振幅增加,成形载荷呈现较大幅度的降低;不同尺寸试样的实验结果表明,低频振动加载模式下存在明显的尺寸效应,随着试样尺寸减小,成形载荷降幅增大,晶粒尺寸减小。分析认为,振动条件下的变形为动态加载变形,应力的叠加使得内应力提高,并导致所需成形载荷降低。大振幅和小尺寸条件下,实际应变速率更大,能够产生更强的应力叠加,造成成形载荷降幅较大。     

超声振动辅助铆接精确成形

采用超声振动辅助技术,利用万能材料试验机分别对45钢、6063铝合金和T2铜3种板材进行铆接实验。在不同条件下,对铆接过程中的压铆力、剪切强度、相对干涉量以及6063铝合金铆钉的材料流动进行分析,研究了超声振动对铆接工艺中铆钉的力学性能、变形行为以及铆接质量的影响。结果表明:施加超声振动时,随振幅增大,压铆载荷逐渐降低,不同板材的压铆力的降幅基本相等;剪切强度得到了提升,最大增幅为10.47%。在超声振动的表面效应和软化作用下,接触面之间的摩擦作用得到改善,难变形区面积减小了51.08%,钉杆的变形尺寸更加均匀。超声振动可降低铆接结构的相对干涉量系数,尺寸均匀度的改善有利于延长铆接结构的疲劳寿命。     

微小管轴向超声辅助液压成形装置的设计与开发

针对现有的超声振动液压成形装置中振动主要施加在模具上、振动能量传递路径长、结构复杂等特点,开发了一种将振动直接作用于管材的微小管轴向超声辅助液压成形装置,可在普通压力机上进行超声和常规的轴压胀形。该装置选用标准模架作为轴向进给机构,结构简单、成本低,通过设计耦合了变幅杆功能和密封结构的一体化工具头,将超声振动顺利叠加在轴压胀形过程中,并以TP2无缝内螺纹铜管为试验材料进行了相关试验。结果表明:该装置拆装方便、操作简单,振动的加载降低了对成形过程中轴压载荷和液压力的要求,加强了材料的轴向流动。     

超声振动对渐进成形过程成形力的影响

为研究超声振动对成形过程中塑性变形的作用机理,探究了不同超声振幅与不同步距条件下超声振动对成形力及微观组织的影响。首先,搭建了基于数控铣床的超声辅助渐进成形实验平台,其中施加在工具头上的超声振动振幅可调。然后,进行了不同超声振幅以及不同步距条件下的直槽渐进成形实验,并对轴向和横向成形力进行了采集与分析,对施加超声振动条件后成形件的微观组织进行了观察。结果表明,施加超声振动后轴向力和横向成形力都有所减小,其中横向力的减小效果比轴向力明显,较小步距相比较大步距对于成形力的减小具有更好的效果。成形力下降率随着超声振幅的增大而增大,但是减小幅度会随成形步的增加而减小。     

超声振动对板材固体颗粒介质成形的影响

针对常规变形方法难以实现的轻合金板成形问题,综合固体颗粒介质成形和超声振动塑性成形技术,提出超声激励颗粒介质成形工艺。采用ABAQUS对变幅杆及凹模按照20 k Hz工作频率进行设计并展开模态及谐响应分析,并以此为基础,设计并制造了最大输出功率1.5 k W的板材超声激励颗粒介质成形模具,进行AZ31B筒形件热态拉深试验,研究超声振动对板材颗粒介质拉深成形的影响。结果表明:超声激励促进颗粒介质的流动性及其传压性能;超声激励影响镁合金板材的极限拉深比,在振幅为6.7~11.6μm范围内,该极限拉深比呈现先增加后降低的规律。超声振动可以降低最佳压边力及成形载荷并抑制法兰区起皱,并且成形载荷随着超声振幅的增加,载荷降低比例越高。     

汽车冲压零件的设备许用载荷分析

根据多连杆压力机的行程曲线特点,提出了以80%公称力作为公称力控制线,并据此绘制压力机载荷许用区间图,即将力-行程曲线划分为安全区、临界区和危险区。当成形力处于公称力控制线下方,则设备载荷能够满足成形要求;当成形力处于公称力控制线和公称力曲线之间的临界区,需要进一步对变形功进行校核。另一方面,采用数值积分的方法对成形力和作用距离进行积分,得到变形功,与压力机许用变形功进行比较,提出能量校核的前提和校核方法。最后提出了成形力和变形功校核流程图,并用于前门内板等零件的分析。结果表明,采用22500 k N压力机满足前门内板一模双件载荷要求。     

调频调幅式轴向振动挤压花键成形过程实验研究

研究了在低频振动花键挤压成形过程中成形力的变化规律和振动加工的降载机理。利用课题组研发的调频调幅振动挤压成形机为实验设备,搭建了成形力测量系统,实测花键振动挤压时成形力的变化,并对数据进行分析。结果表明:成形力的大小主要与振动的振幅有关,尤其是回退行程,当回退行程足够大时,模具与工件间的摩擦力将工件拉伸至屈服段,立即反向挤压,由于包辛格效应(Bauschinger),成形力显著降低;另外,良好的润滑条件可以有效降低成形力,模具回退瞬时离开材料变形区时,润滑液进入,降低了材料与模具间的摩擦,从而降低成形力。实验研究表明,对于模数为0.47、齿数为36的小模数渐开线外花键挤压成形,采用频率10 Hz、前进行程1.38 mm、回退行程0.67 mm时,成形力降低了27%,降载效果显著。     

超声振动因子对镁合金单点渐进成形板材性能影响规律研究

研究并掌握施加超声振动后镁合金板材在各成形参数下的成形规律,对解决温渐进成形带来的材料受热不均、随着温度的改变润滑薄膜在局部高温下引起的粘着、模具强度和寿命随温度升高而降低等问题,完善镁合金超声振动单点渐进成形工艺有着重要的理论和实际应用价值。以方锥盒形件为研究对象,以最大剪切应力、减薄率和成形精度为指标,分析不同参数:工具头尺寸、板厚和振幅对镁合金板材超声振动单点渐进成形性能的影响。结果表明:施加超声振动后,最大剪切应力和最大减薄率均有明显的降低,成形精度有明显的提高且在工具头直径D=10 mm,板厚h=1.0～1.3 mm,振幅A/2=0.04 mm,成形性能改善最为明显。     

超声振动辅助压缩成形机理（英文）

为研究超声振动辅助成形的内在机理,设计一套25kHz高频超声振动装置,配合试验机进行1050铝合金静态及振动辅助条件下的压缩试验。实验发现,振动有利于降低材料的流动抗力,同时有助于改善试样表面形貌;成形力的降幅与所施加超声振动的振幅成比例关系。结合有限元数值模拟,研究材料在超声振动辅助压缩条件下的变形特点,发现在振动阶段,试样与模具接触面之间的摩擦条件得以改善。此外,应力叠加和摩擦条件改善是振动阶段成形力降低的两个原因,但两者的降幅总和小于实验中测得的降幅,因此软化效应是成形力降低的另一原因。     

基于改进本构模型的超声辅助渐进成形仿真研究

在渐进成形加工中施加高频振动会引起被加工材料的塑性性能改变,并产生软化现象,从而降低加工过程中所需的成形力。首先,基于晶体塑性理论建立了描述金属塑性变形过程中应力-应变关系的理论模型,通过调整位错密度演化和热激活过程体现了超声施加后的声软化效应,构建了超声辅助成形加工时材料的本构模型。基于改进后的本构模型,通过ANSYS/LS-DYNA软件,对超声辅助渐进成形过程进行仿真模拟,获得了成形过程中成形力随成形深度的演变规律。通过超声辅助点成形实验,识别了本构模型参数并验证了仿真模拟结果,获得在一定频率下施加不同振幅时成形力的变化曲线。结果表明,在仿真时使用考虑软化效应的本构模型能获得更好的成形力预测效果。     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

钢材打捆机控制系统智能化技术的研究

钢材打捆机是一种用于轧钢精整工艺的新型自动化设备，其控制系统基于SiemensS7 PLC和TP7触摸屏。系统的智能化技术主要包括：液压高低压自动控制、在线监视、离线故障检测、多台设备协同工作、可视化人机交互技术。本文描述了这些技术的原理与实现方法。     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

Role of Martensite-Austenite Component of Bainitic Structure in Formation of Properties of Pipe Steel. 1. Effect of Parameters of TMT

Metal Science and Heat Treatment - The effect of parameters of hot rolling and controlled cooling on formation of the martensite-austenite component of bainitic and ferritic-bainitic structures in...     

V法造型主要设备常见故障分析

V法造型工艺在铸造行业已经被广泛应用,但V法造型设备的发展却比较缓慢。由于非标设备的缘故,设备在安装调试和使用过程中,经常发生故障,影响设备的正常使用。本文列举了V法造型设备经常出现的故障,分析了故障的原因和解决方案。