超声振动辅助微镦粗仿真及试验研究
2021-12-21庞思勤马春峰周天丰梁志强王西彬
哈尔滨工业大学学报 2021年1期
庞思勤,马春峰,周天丰,李 广,梁志强,王西彬
(1.北京理工大学 机械与车辆学院, 北京 100081; 2. 先进加工技术国防重点学科实验室(北京理工大学), 北京 100081)
精密微塑性成形也被称作微成形,是以塑性成形方式制造微型构件的加工方法,具有高产低耗,便于批量生产的优势,由于尺寸效应其成形机理与传统塑性成形有着较大差异[1-4]. 微成形包括微挤压、微拉深、微锻压和微镦粗等加工工艺,其中微镦粗是微成形中最基本的成形工艺,也是微成形材料测试和机理研究的主要手段[5-6].
超声振动能够有效提高材料的塑性,提升材料塑性成形质量[7-12],HUANG等[13]在铜和金的微镦粗试验中加载了超声,发现超声振动能够降低微镦粗成形力,即材料发生了“软化现象”,且成形力降低值与超声振幅成正比例关系. Xie等[14]发现不同高径比铝合金微镦粗在超声条件下“软化现象”均与超声振幅呈正相关,但材料“软化现象”同超声频率的关系尚不清楚. HUNG等[15-16]使用铝和铜分别开展了超声振动辅助微镦粗试验研究,指出“软化现象”是由超声场下材料流动应力降低和位错引发的. LIU等[17-18]发现高强超声使微镦粗塑性变形加剧且集中在表面,但尚未研究不同超声功率下微镦粗均匀性规律. 由于超声振动辅助微镦粗研究开展得较晚[19],超声振动对微镦粗成形过程、成形质量的影响规律尚不完全清楚.
紫铜具有良好的导电性和耐腐蚀性,应用广泛,其可塑性好,流动性强,是微镦粗成形试验分析和工程应用中的常用材料. 本文通过构建超声振动辅助微镦粗模型,进行不同超声参数的微镦粗仿真,分析了超声参数对微镦粗“软化现象”的作用规律;……
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