基于声发射的金属棒材断裂及下料模具摩擦性能研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:msdnolduser1
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金属棒料的下料分离通常是机械零部件制造的第一道工序。作为新的下料手段,低应力下料技术具有节约材料、低能耗、污染小等优点,但目前低应力下料中仍存在起裂时间很难确定、棒料表面磨损严重等问题,为此本文提出将声发射技术融入到低应力下料过程中,搭建了基于声发射技术的低应力下料试验系统,并对下料过程中金属棒料的断裂机理和下料模具磨损等进行了研究。(1)为确定下料过程中金属棒料V型槽尖端裂纹损伤情况,将声发射技术引入到低应力下料中,指出下料过程中的声发射特征参数幅度随时间的变化与棒料环状V型槽尖端各阶段裂纹损伤呈现出一一对应的关系,并给出了V型槽槽深分别为1mm、1.5mm、2mm的45#钢和2A12型铝棒料在下料机转速为1000r/min、800r/min、600r/min时V型槽尖端裂纹的起裂时间和失稳断裂时间的分析方法。(2)提出采用声发射信号多特征参数关联分析法,对低应力下料中裂纹未起裂阶段、起裂阶段、裂纹稳定扩展阶段和失稳断裂阶段进行研究,结果显示,幅度、能量等声发射信号特征参数可以作为低应力下料中金属棒料V型槽尖端区域的状态评价参数,获得了声发射信号特征参数和关联图在不同阶段的变化规律,从而达到对棒料起裂时间和断裂时间进行预估和判断的目的,并通过试验验证了其有效性。(3)提出采用声发射特征参数来定量表征下料模具摩擦副的摩擦磨损状态。试验分析指出,纳米Mo S2添加剂对GCr15钢块—45钢柱摩擦副具有良好的减摩抗磨作用。幅度、RMS、ASL和能量等声发射参数均随着转速的增加而增大,但随着基础油中纳米Mo S2添加剂质量分数的增加,这些声发射特征参数呈现先减小后增大的趋势。定量确定出了当Mo S2添加剂质量分数为0.5%时,GCr15钢块—45钢柱摩擦副减摩抗磨效果最佳。(4)通过对不同工况下声发射信号与金属棒料磨损状态进行研究,指出在正常工况与添加纳米Mo S2颗粒的润滑油工况下,声发射信号均随着下料机转速的增加而增大。在润滑油工况下,金属棒料表面磨损状态得到改善;随着低应力下料机的转速增加,摩擦磨损产生的声发射信号幅值降低变化更加明显,其减摩抗磨性能进一步增强。
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