导　　师： 阎秋生

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 广东工业大学

摘　　要： 随着船舶、石油化工、新能源汽车、IT等行业的飞速发展,金属板材的应用领域愈加广泛和高精度化,对其精密分切加工技术提出了更高的要求。在分切加工过程中剪切间隙与刃口过渡圆弧半径对金属板材加工质量有决定性的影响,深入研究并揭示剪切间隙与刃口过渡圆弧半径对板材剪切过程的影响机理具有重要意义。本文以304不锈钢板为研究对象,首先,基于斜刃横剪剪切实验与数值模拟分析剪切间隙对304不锈钢板剪切过程的影响。结果发现:随着剪切间隙的增大,塌角高度和撕裂角逐渐增大,剪切带高度先增大后减小,断裂带高度先减小后增大,其中相对剪切间隙为4%时剪切断面质量最好。此外,板材塑性变形区域随剪切间隙的增大而逐渐增大,剪切间隙对板材剪切后的加工硬化程度也影响显著,沿剪切方向剪切边缘最大硬度先逐渐增大后逐渐减小,硬度在剪切带与断裂带的交界处达到最大。剪切力随剪切间隙的变化有其规律性,Z向剪切力F_z随着剪切间隙的增加先逐渐增大然后逐渐减小,Y向剪切力F_y随着剪切间隙的增大逐渐增加。其次,采用不同刀具刃口过渡圆弧半径对不同厚度304不锈钢开展剪切实验,分析了304不锈钢断面形貌、加工硬化及剪切力等特征。结果发现:刀具刃口过渡圆弧半径直接影响板材内部裂纹产生与扩展,随着刃口过渡圆弧半径的增大,不同厚度板材剪切断面形貌变化趋势基本一致,塌角和毛刺高度逐渐增大,剪切带高度先增大后减小,对于不同板厚的304不锈钢刃口过渡圆弧半径均在20μm时,剪切带高度达到最大;相对硬化层深度不断增大,但板厚不同剪切边缘最大加工硬化值存在差异;F_y不断增大,F_z基本呈先减小后增大趋势。板材越薄,受刃口过渡圆弧半径的影响越剧烈,剪切过程中所受拉应力越大,板材发生翻转的程度愈加明显。再次,结合实验与仿真进一步研究了上、下刀刃口过渡圆弧半径的大小组合对304不锈钢板剪切过程的影响,结果发现:在上、下刀刃口过渡圆弧半径都较小时,剪切区变形积聚,导致板材发生断裂,剪切带高度减小。反之,上、下刀刃口过渡圆弧半径都较大时,刀具切入板材难度增大,板材受拉伸弯曲作用明显,导致塌角增大,且塌角受上刀刃口半径的影响较为显著,而毛刺受下刀刃口半径的影响较大。此外,上下刀具刃口过渡圆弧半径不同组合对304不锈钢剪切质量有很大的影响,研究发现在上刀刃口过渡圆弧半径较小时,即使较大下刀刃口过渡圆弧半径也能得到较好剪切断面质量。最后,结合理论、实验与仿真研究了剪切间隙与刃口过渡圆弧半径协同作用对板材剪切断面质量、加工硬化程度、剪切力影响的显著性,建立了板材剪切加工过程中的力学模型。研究发现:刀具刃口过渡圆弧半径主要影响板材剪切断面塌角高度和剪切力大小,而剪切间隙对剪切带高度、断裂带高度、毛刺高度以及加工硬化层深度的影响更为显著。更多还原

关 键 词： 304不锈钢 剪切间隙 刃口过渡圆弧半径 [461527]断面形貌 加工硬化

分 类 号： [TG506]

领　　域： []