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功能梯度材料的等离子直接成形技术工艺基础研究

刘鹏  
【摘要】:等离子直接成形技术在材料加工制造领域的应用已经相当广泛。它具有普通加工方法所不具有的优势。等离子弧能量密度高,集束度好,能成形较为复杂的零件等。将等离子直接成形技术应用于功能梯度材料的成形方法上,对功能梯度材料的成形方法是一个有益的尝试。 本文对等离子直接成形功能梯度材料的工艺进行了研究,得出了铁基高温合金粉末、镍基高温合金粉末与氧化铝陶瓷粉末成形的优化工艺参数。DGZJ-T型铁基高温合金粉末与氧化铝陶瓷粉末在电流为40A,氧化铝陶瓷添加的体积比为30%,进给速度为75mm/min的条件下,成形性良好。WF312型铁基高温合金粉末与氧化铝陶瓷粉末的等离子直接成形在电流为40A,进给速度为210-300mm/min,送粉量为8g/min,送气量为0.3ml/s时成形性较好;Fe25高温合金粉末与氧化铝陶瓷粉末在电流为40A,Z轴偏移量为0.6-0.8mm,加工距离为9mm,送粉量为8g/min,进给速度为300mm/min时,成形性较好;镍基高温合金粉末在电流45A,进给速度350-450mm/min,送粉量8g/min,送粉气流量为0.25ml/s的条件下成形性良好。并对实验后的试样进行了金相检测,证明了等离子直接成形铁基高温合金粉末与氧化铝陶瓷粉末、镍基合金粉末与氧化铝陶瓷粉末是可行的。 本文就功能梯度材料在模具上的应用进行了探讨,用DYNAFORM对汽车翼子板模具的冲压成形的工艺进行了分析,得到了冲压工艺参数:冲压速度为500mm/s,压边力为1x10~4N,拉延荕尺寸筋高为7.5mm,半径为8mm,凸凹模圆角为10mm。同时,用DEFORM对翼子板模具的受力变形进行了分析,得到了凸凹模受力变形情况的数据。凸模受力较大,在边界变化处也是应力集中点。凹模受力较小,主要的力来源于压边力。


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