金属棒料高速精密剪切的实验研究

论文摘要

针对目前下料工艺质量差、生产率低和材料浪费等问题,各国学者在剪切工艺及质量等方面做了大量的研究工作,但这些研究主要停留在理论分析阶段,无法为生产实践提供有效的指导。鉴于此,高速精密剪切项目组在国家自然科学基金项目的资助下,对棒料高速精密剪切项目进行了进一步的探索和研究,以促进精密剪切设备和技术的推广和应用。本文对高速精密剪切的原理进行了研究和分析,阐明了影响高速精密剪切断面质量的主要因素,在具有自主知识产权的4kJ高速精密棒料剪切机上进行了实验研究。根据研究的需要,在不同剪切速度(4～7m/s)和不同剪切温度(室温～400℃)范围内进行了不同材料(35钢、45钢)的剪切实验,并将剪切后的样件进行了标识。论文采用宏观形貌观察和微观显微分析相结合的方法,研究了不同的剪切参数条件下,剪切棒料的断面的质量和微观形貌。首先对试验样件进行了宏观的观察和测量,并对测量后的数据进行了比较;然后在LEO438vp扫描电子显微镜下观察了试验样件的微观形貌,有针对性对特征部位进行电子成像,并对成像后的图片进行了理论分析。本课题的研究结果将为高质量、高效率、低能耗的精密下料方法提供了实践指导和最佳工艺参数,也为高速精密剪切设备的研制提供理论依据,解决了传统下料方法存在的断面精度差、效率低、材料浪费和能源损耗高等问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景、目的和意义
• 1.2 国内外棒料精密剪切研究的发展概况
• 1.3 研究的内容和采用的方法
• 第二章 棒料高速精密剪切原理
• 2.1 高速剪切机理
• 2.2 影响高速精密剪切断面质量的几个因素
• 2.2.1 剪切材料的力学性能
• 2.2.2 剪切速度
• 2.2.3 剪切温度
• 2.2.4 剪切间隙
• 2.2.5 坯料长径比
• 2.2.6 模具结构
• 2.3 剪切下料产生的常见缺陷
• 2.4 剪切裂纹形式与裂纹扩展分析
• 2.4.1 剪切裂纹形式分析
• 2.4.2 裂纹扩展分析
• 第三章 棒料高速精密剪切实验设计
• 3.1 实验装置及剪切条件
• 3.2 剪切模具结构
• 3.2.1 剪切夹紧模具的结构
• 3.2.2 刀片的材料与安装
• 3.3 实验方案
• 3.3.1 实验参数的确定
• 3.3.2 主要实验装置及仪器
• 3.3.3 实验方案
• 第四章 棒料剪切断面分析
• 4.1 试件断口宏观分析
• 4.1.1 剪切速度对剪切断面质量的影响
• 4.1.2 剪切温度对剪切断面质量的影响
• 4.1.3 不同材质对剪切断面质量的影响
• 4.1.4 普通剪切与高速剪切的断面对比
• 4.1.5 剪切间隙对剪切断面的影响
• 4.2 剪切断面微观分析
• 4.2.1 金属材料的断裂类型
• 4.2.2 普通剪切下剪切断面的微观形貌
• 4.2.3 材料常温下高速剪切断面的微观形貌
• 4.2.4 材料蓝脆区高速剪切断面的微观形貌
• 4.2.5 不同剪切参数下高速剪切断面微观形貌对比
• 第五章 实验结果与讨论
• 5.1 实验结果
• 5.2 讨论
• 第六章 结论及结束语
• 6.1 结论
• 6.2 结束语
• 参考文献
• 攻读硕士期间参加的项目和发表的论文
• 致谢
• 个人简介