一家专注流体压力成形技术
【作 者】翟维东;陈晓晓;李燕乐;孙玲玲;李剑峰;赵国群
近年来，各国学者针对金属超声振动塑性成形的理论机制进行了大量的研究[1-3]。王哲等[4]通过两种材料的压痕实验，发现超声波对金属材料的降载具有普遍性。Ashida Y等[5]通过实验和仿真手段研究发现超声振动在冲压成形过程中有助于减少褶皱与破裂。Hung J C等[6]发现在冷或热墩粗工艺中施加超声振动能够减小摩擦力，从而有效减小所需的成形力。Siddiq A等[7]在多孔金属塑性变分模型的基础上建立了可有效考虑超声塑性软化效应的数值仿真模型，并用来研究超声对于减小摩擦力及成形力的作用机理。Siu K W等[8]认为超声软化效应并不仅是因为摩擦力的减小而是因为材料的性质在超声振动的激励下发生了改变，他们在对多晶铝硬度压痕实验中发现超声振动有助于提高亚晶粒的形成。另外，Dutta R K等[9〕研究了DC04低碳钢在超声振动拉伸实验中的微观组织演变机制，观察到在拉伸应变为20%时试样的微观位错密度、亚结构的产生，小角度晶界比例相较于未施加超声振动试样大幅度减小。Yao Z等[10]通过超声墩粗实验观察到材料因超声振动引起的应力软化与残余硬化效应。
其中，应力软化效应主要与超声振幅及位错运动所需激励能有关，而超声残余硬化效应与位错密度大小密切相关。
目前，超声振动已被应用于管材拉拔、体积成形等多种塑性加工工艺中并具有减小成形力、提高成形件质量等积极作用，但在板材渐进成形工艺中施加超声振动还鲜有报道。在传统渐进成形工艺的基础上引入超声振动，可以解决目前渐进成形工艺存在的表面质量低、精度及成形能力不足等问题。
目前，超声振动幅值和频率对软化效应的微观影响机理尚未阐明，缺乏有关超声振动下金属板材局部渐进变形机理的基础研究，超声振动在板材渐进成形中成形力的作用机制也函待探究。本文将进行超声振动对成形过程中成形力的影响研究并对超声振动对塑性变形的作用机理进行分析。
【结 语】
研究表明，在渐进成形过程中施加超声振动后轴向和横向成形力较不加超声成形时均有所减小，其中横向成形力的减小率大于轴向力减小率。成形力下降率随着超声振幅的增大而增大，同时，成形力减少幅度随成形步的增加而减小。通过微观组织观察发现，施加超声振动后晶粒发生细化现象。对于不同步距，在初始阶段步距越小成形力的减小效果越明显。本文对超声振动辅助渐进成形进行了初步的研究，验证了超声振动对渐进成形过程成形力有降低的作用，为以后超声塑性软化机理的研究奠定了基础。
以下是正文：
