冷拉伸滚压成形及材料性能研究

论文摘要

本文介绍了一种新的塑性成形方法——“冷拉伸滚压”成形技术。该技术是在常温条件下,对台阶轴、杆状零件径向滚压的基础上,辅之以轴向拉伸,以“拉伸—滚压”复合加载方式,实现零件的塑性成形。首先介绍了塑性成形的力学基础,明确了静水压力、应力偏张量在塑性成形中所起的作用。介绍了塑性成形对材料硬度、强度、塑性及疲劳等性能的影响。其次,分析了提出“冷拉伸滚压”塑性成形方法的原因,结合塑性成形的力学基础解释了“冷拉伸滚压”成形方法的科学原理。讨论了轴向辅助拉伸和径向滚压复合作用,对应力偏张量、塑性成形过程、成形工艺参数及对材料性能的影响;然后,介绍了研制的“冷拉伸滚压”成形装备样机,并利用该设备对不同工艺参数拉伸滚压加工的试件进行了大量的工艺试验。最后通过静拉伸、疲劳等试验对拉伸滚压成形前、后材料的力学性能进行了对比分析。研究表明:合理的加载方式是改善材料塑性成形条件的有效途径。以复合加载方式形成的“冷拉伸滚压”成形技术可以实现台阶轴、杆类零件较大尺度的塑性变形,成形件的材料硬度、强度、疲劳寿命、零件表面质量都大幅度提高,而塑性、韧性降低。“冷拉伸滚压”技术可望成为一种通用性的塑性加工成形方法加以推广应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 金属塑性成形及其对材料性能的影响
• 2.1 金属塑性变形的力学基础
• 2.1.1 点应力状态表示方法
• 2.1.2 应力张量
• 2.1.3 应力偏张量
• 2.1.4 应力强度
• 2.2 塑性条件
• 2.2.1 屈雷斯加屈服准则（最大剪应力不变条件）
• 2.2.2 米塞斯屈服准则（弹性变形能不变条件）
• 2.3 金属塑性变形对材料性能的影响
• 2.3.1 金属材料性能概述
• 2.3.2 金属塑性成形后力学性能的变化
• 2.4 本章小结
• 第三章 冷拉伸滚压成形技术
• 3.1 冷拉伸滚压成形技术的提出
• 3.1.1 滚压技术
• 3.1.2 冷拉伸滚压成形技术的提出
• 3.2 冷拉伸滚压成形的力学基础
• 3.2.1 塑性变形条件
• 3.2.2 冷拉伸滚压成形的力学分析
• 3.3 冷拉伸滚压成形试验设备简介
• 3.3.1 冷拉伸滚压成形过程分析
• 3.3.2 冷拉伸滚压成形试验设备结构组成
• 3.4 冷拉伸滚压成形技术对材料力学性能的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 材料实验结果及分析
• 4.1 实验方案
• 4.1.1 实验过程
• 4.1.2 试件材料的选取
• 4.1.3 试件规格
• 4.2 材料实验设备
• 4.3 单向静拉伸实验
• 4.4 疲劳试验
• 4.4.1 实验参数的确定
• 4.4.2 实验结果及分析
• 4.5 硬度实验
• 4.5.1 试样处理
• 4.5.2 布氏硬度实验数据
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论
• 5.1 结论
• 5.2 讨论
• 致谢
• 参考文献
• 附录