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超声波振动辅助变形的应用

来源: | 发布日期:2022-08-05

        超声振动作为强塑性变形领域已被广泛应用。超声辅助金属成形过程试验和建模的研究如压缩和镦粗、拉丝、深拉、热挤压和微挤压等方式,涉及了高强度超声振动对金属塑性变形过程中微观组织变化的影响。超声振动作为强塑性变形,可以在材料中以连续弹塑性波的形式有效传输能量。

        超声振动辅助成形成为一种环保制造技术,在各行各业广泛应用,受到了众多厂家的青睐。超声振动辅助成形技术具备降低成本和能效,提高产品质量等优势,成为一种有发展前景的成形技术。

 

①超声振动辅助塑性变形的机理

        UV 操纵器的组成的部分由28 kHz压电陶瓷换能器构成,应用于超声波发生器提供的电振荡转为超声波。微振动通过超声放大装置放大,超声放大装置驱动刀头顶部超硬碳化钨钴(WC/Co)滚珠(直径6 mm, 表面粗糙度Ra0.1μm、硬度80HRC)产生高频振动。UV 辅助塑性成形技术具有许多优点, 如降低变形阻力和摩擦力, 改善零件表面质量等。

        UV 的机理可分为体积效应和表面效应,体积效应能很好地降低材料的流动应力, 表面效应能显著提高材料的表面光洁度。体积效应的影响机制包括应力叠加效应、声软化效应、冲击效应。


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②超声振动辅助变形的应用

        超声辅助搅拌摩擦焊接搅拌摩擦焊工艺是一种固态焊接技术,为高强度铝合金的连接工艺,传统搅拌摩擦焊的工作原理非常简单,是一个由工具钢或不锈钢制成的具有异形笔尖的非消耗性工具,通过不断旋转插入到要连接的薄片或金属表面。热生成工具所造成的旋转以及销之间的摩擦加热,工具中间部分和金属连接会使材料出现塑性流动,在表面附近会导致沉淀物质从前到后,从而使凝固后固态接合。 超声辅助搅拌摩擦焊有助于减少缺陷,提高焊接强度。



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