中厚钢板电磁感应加热渐进成形技术研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xgzyf2009
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数控渐进成形是一种先进的板材柔性成形工艺,采用快速原型制造技术中的分层制造思想,将工件的三维模型沿Z轴方向分解成一系列等高线层,成形工具沿等高线层进行逐层塑性加工,实现板料的数字化制造。该工艺具有柔性高、产品开发周期短、成本低等特点,在多品种、小批量的产品开发方面具有明显的优势。4mm-6mm的中厚钢板在滚塑模具制造、复合材料模具制造、船舶制造等领域具有广泛的应用,采用渐进成形进行此类制件的加工具有很好的应用潜力。为了解决中厚钢板在室温下渐进成形加工困难等难题,将电磁感应加热引入板材渐进成形工艺,提出电磁感应加热渐进成形技术,以Q235中厚钢板为研究对象,对该工艺的板料成形性能、成形力、表面质量、成形精度和成形件力学性能等方面进行了研究,为该技术的实际应用提供一定的理论和工艺参考。本论文的主要研究内容如下:(1)采用正交试验方法研究了不同因素对Q235中厚钢板成形温度和成形性能的影响规律及显著性。结果表明:感应电流对成形温度和成形性能的影响最为显著,层下压量次之,进给速率最小。基于成形温度和成形性能的研究,进一步研究了感应电流对成形力的影响,利用有限元模拟和理论计算预测了成形过程中的成形力,并通过成形试验进行了验证。研究结果表明:成形力模拟仿真曲线、理论曲线和试验曲线这三条曲线相逼近,最大偏差在9.8%以内,验证了有限元模拟及理论计算的可靠性。(2)采用控制变量法研究了工艺因素(感应电流、层下压量、进给速率)和成形角对Q235中厚钢板成形件表面粗糙度的影响。结果表明:感应电流、层下压量和成形角对表面粗糙度影响较大,进给速率对表面粗糙度几乎没有影响。同时采用该方法研究了上述工艺因素、成形角和板料厚度对成形精度的影响。综合考虑并分析成形温度、成形精度、加工效率和板料氧化等因素,得出最佳工艺参数组合:感应电流为50A、层下压量为0.3mm、进给速率为1000mm/min。(3)对Q235中厚钢板电磁感应加热渐进成形件的侧壁进行了金相组织观察和力学性能研究,得出了感应电流与成形件组织与性能的关系。在所研究的感应电流参数范围内,随着感应电流的增大,材料硬度和抗拉强度先增大后减小。当感应电流增大到50A、成形温度为700℃时,成形件表面质量最佳、成形精度最高、硬度和抗拉强度相比原始材料降低甚微,并且晶粒形貌均为等轴晶粒。
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