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不锈钢及非晶合金薄板超声辅助微冲裁

2020-12-02阅读(695)

不锈钢及非晶合金薄板超声辅助微冲裁

论文摘要

随着产品向微型化方向的进一步发展,各行各业对高精度高质量小微零件产品的需求正在日益增加。在微冲裁件制造领域,传统的机械成形方式由于微小模具加工成本较高,以及凸、凹模精确对中较困难等问题的存在,其生产与应用一直受到限制。本文提出了一种新型的冲裁成形方法——金属薄板超声辅助微冲裁（Ultrasonic Assisted Micro-shear Punching,简称UMSP）,引入超声振动并以粘性介质代替刚性冲头,避免对中问题,能加工微观到宏观尺度的各种异形孔。本文利用UMSP方法对X10CrNi18-8不锈钢（德国DIN标准进口不锈钢）和非晶合金进行微冲裁实验探究。本文的主要工作包括:（1）使用20?m不锈钢薄板制备了制件尺寸分别为Φ300?m、Φ500?m、Φ750?m单孔冲裁件和3x3-Φ300?m的圆孔阵列件。对不锈钢薄板进行微冲裁实验,利用冷镶嵌的方法制作了其典型成形过程形貌;观测了UMSP方法冲裁制件的断面形貌,实验结果表明,由于材料为冷轧态呈现各向异性,因而在平行于轧制方向、垂直于轧制方向以及两者之间的断面分别呈现出不同的断面特征。此外,还研究了超声对材料的软化作用,结果表明施加超声后冲裁力减小了20%;（2）使用厚度为25?m的Fe78Si9B13条带制备了尺寸为Φ300?m-Φ750?m的微圆孔制件和一系列微观至宏观尺度的异形孔冲裁件。将UMSP方法应用于非晶材料,结果表明直径为Φ300?m、Φ400?m、Φ500?m、Φ600?m、Φ750?m的圆孔只需要在冲头压力分别为95 MPa、86 MPa、64 MPa、57 MPa和40 MPa时即可在极短的时间（0.05s）低应力成形,这是由于超声振动的存在使成非晶合金产生局部软化,从而使非晶合金能够完成低应力成形。又将该方法应用于La60Al20Ni20、La55Al25Ni5Cu10Co5、Al86Ni9La5、Fe78Si9B13和Cu50Zr50等5种非晶合金,在低应力条件制备了多个异形孔冲裁件,进一步验证了本方法对于非晶合金冲裁成形的广泛适用性。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  •   1.1 课题研究背景
  •     1.1.1 高频/超声振动辅助微成形技术
  •     1.1.2 金属薄板微冲裁工艺研究现状
  •     1.1.3 非晶合金条带的微冲裁成形研究现状
  •   1.2 本课题的研究目的和意义
  •   1.3 论文的主要工作
  • 第2章 金属薄板超声辅助微冲裁成形平台
  •   2.1 基本原理
  •   2.2 成形材料
  •   2.3 模具制备
  •   2.4 实验设备
  •     2.4.1 超声焊机
  •     2.4.2 组合式夹具
  •     2.4.3 超声冲头
  •   2.5 主要工艺参数
  •     2.5.1 气缸压强
  •     2.5.2 冲头行程终点高度
  •     2.5.3 节流阀开度
  •     2.5.4 超声功率
  •     2.5.5 时间参数的设定
  •     2.5.6 料仓温度测量
  •   2.6 本章小结
  • 第3章 不锈钢薄板的微冲裁实验
  •   3.1 冲裁过程及断面观测
  •     3.1.1 微冲裁制件的成形过程
  •     3.1.2 微冲裁制件断面形貌
  •   3.2 超声对微冲裁的影响
  •     3.2.1 超声对冲裁力的影响
  •     3.2.2 超声对断面形貌的影响
  •   3.3 气缸压力对冲裁制件直径的影响
  •   3.4 气缸压力、超声功率、超声振动时间对冲裁结果的影响
  •   3.5 本章小结
  • 第4章 非晶合金条带的微冲裁实验
  •   4.1 铁基非晶条带的制备及性能测试
  •     4.1.1 铁基非晶合金的炼制
  •     4.1.2 铁基非晶条带的性能测试
  •   4.2铁基非晶冲裁实验
  •     4.2.1 铁基非晶冲裁实验结果
  •     4.2.2 非晶合金的冲裁机理
  •     4.2.3 铁基非晶合金典型制件
  •   4.3 其他几种典型非晶合金的微冲裁
  •     4.3.1 实验结果
  •     4.3.2 实验讨论
  •   4.4 本章小结
  • 第5章 总结与展望
  •   5.1 总结
  •   5.2 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间的成果

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 孙飞

    导师: 罗烽

    关键词: 微冲裁,超声辅助成形,柔性冲头,非晶合金,不锈钢

    来源: 深圳大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 物理学,金属学及金属工艺

    单位: 深圳大学

    分类号: TG139.8;O426.9

    DOI: 10.27321/d.cnki.gszdu.2019.000471

    总页数: 52

    文件大小: 4383k

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