旋转弯曲工艺对铝合金管和黄铜管微观组织和力学性能影响规律研究

作     者：邵帅 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张自成

授予年度：2017年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 0702[理学-物理学] 

主      题：金属管材 旋转弯曲工艺 微观组织 力学性能 数值模拟 

摘      要：金属管材作为空心构件具有重量轻、利用率高、应用范围广等优点。然而,利用传统方法生产的金属管材往往存在晶粒粗大、分布不均匀等问题导致其力学性能不佳。为了细化管材微观组织并提高其力学性能,本文提出一种全新的大塑性变形工艺-管材旋转弯曲工艺。为了获得旋转弯曲工艺对金属管材微观组织和力学性能的影响规律,本文选取具有多相组织的6061铝合金管和双相组织的H65黄铜管,研究其在不同变形温度、变形时间、弯曲角和旋转速度的旋转弯曲变形过程中微观组织和力学性能演变规律。采用光学显微镜和配备有EBSD的扫描电镜对变形后的试样进行微观组织观察,并采用拉伸试验和显微硬度检测其力学性能。另外,为了获得管材在旋转弯曲变形过程中的变形行为以及应力应变分布规律,本文采用有限元方法对两种金属管材的旋转弯曲变形过程进行数值模拟。本文完成的工作内容如下:(1)通过查阅国内外相关文献,对大塑性变形工艺的发展现状进行了梳理,并对典型大塑性变形工艺进行了简单介绍。(2)对旋转弯曲工艺的原理、特点以及实验过程进行了介绍。为了获得旋转弯曲工艺参数对金属管材微观组织和力学性能的影响规律,设计并进行了不同变形温度、变形时间、弯曲角和旋转速度的旋转弯曲实验。(3)对不同旋转弯曲工艺条件下获得的试样进行微观组织观察和力学性能检测,分析了工艺参数对试样微观组织和力学性能的影响规律。(4)为了研究管材在旋转弯曲变形过程中的变形行为,并获得管材变形过程中的应力应变分布规律,本文采用有限元方法对金属管材旋转弯曲变形过程进行数值模拟。(5)对数值模拟结果进行分析,获得旋转弯曲工艺各工艺参数下塑性应变分布规律。通过分析实验和模拟结果获得了累积有效应变与晶粒平均尺寸减少率以及力学性能之间的关系。