TC4板料电辅助加热数控渐进成形时摩擦和润滑的研究

难成形板料局部自阻电辅助加热数控渐近成形是一种新技术,由于该技术涉及高温、电流和塑性变形等因素,摩擦机理复杂,因此选择正确的润滑方式对提高加工件的表面质量至关重要。笔者首先对渐近成形的摩擦机理进行了分析,提出摩擦分为3个区域,黏着摩擦、边界摩擦和流体润滑。然后又对电辅助加热渐近成形的摩擦机理进行分析,指出摩擦主要由黏着摩擦和边界摩擦组成,并提出了摩擦力计算公式。为了提高电辅助加热渐进成形加工件的表面质量,关键是增加润滑剂与板料之间的结合力。通过选用不同润滑剂进行实验,对比加工件表面质量,发现用电沉积制备的铜基二硫化钼复合材料具有良好的自润滑性能,加工的TC4钛合金钣金件表面质量良好。

TC4板料电辅助加热数控渐进成形工艺分析及优化

采用有限元分析软件MSC．Marc对TC4板料的电辅助加热渐近成形进行了数值分析，研究了进给速度、层距和电流等因素对工具头受力、板料温度和应变的影响规律。通过成形实验对数值分析进行了验证，并提出了工艺优化方法。实验表明：电流是影响TC4板料成形性能和温度的最主要因素，最佳成形温度为500～600℃。加工后板料的强度极限降低约10％，硬度增高14％左右，为该技术的应用提供了工艺指导。

铝镁合金板热渐进成形工艺的研究

为了实现铝镁合金板料单点渐进成形,根据铝镁合金板料成形特性,提出一种热渐进成形工艺方案。借助金属板料数控柔性快速成形机进行渐进成形,利用电热板装置加热,采用石墨与Mo S2复合润滑剂进行润滑,对7075铝镁合金材料热渐进成形进行工艺研究与理论分析。结果表明：1.5 mm厚的7075铝镁合金板料加热温度控制在200~250℃范围,进给速度设置在1000~2000 mm·min-1范围,主轴转速设置在3000~4000 r·min-1范围;在陡峭区域采用大步长进给成形,在平坦区域采用小步长进给成形;在保证材料充分塑性成形条件下,尽量采用较大工具头半径,可以实现铝镁合金板料热渐进成形。

整体自阻电加热渐进成形温度控制系统

针对整体自阻电加热渐进成形加工区的温度控制问题,以TC4钛合金为实验材料并基于整体自阻电加热渐进成形的工艺特点,采用有限元模拟方法设计了使渐进成形加工区温度梯度较小的加热电极。同时,基于模糊自适应PID控制原理,设计了相应的模糊PID控制器,搭建了S3C2440嵌入式平台,并在此平台上开发了整体自阻电加热渐进成形温度控制系统以精确控制成形区的温度。最后,通过阶跃响应法对温控系统的数学模型进行了辨识,并采用仿真与实验验证相结合的方式验证了该温度控制系统的科学性。