论文部分内容阅读
层状复合板材将不同材料的优良性能合为一体,弥补了单一材料的不足,广泛应用在汽车船舶、机械电子、石油化工、航空航天等领域。层状复合板材的分切加工是金属制品加工的首要工序,但由于层状结构特点分切工艺参数对层状复合板材分切断面完整性有决定性影响。本文以4045/3003/4045三层复合铝板和铜铝双层复合板材为研究对象,研究在斜刃横剪剪切过程中剪切间隙、剪切速度等参数对两种层状复合板材断面形貌、加工硬化、剪切力的影响,铜铝双层复合板材剪切顺序影响及其剪切变形和断裂分离机理。结果表明,层状复合板材分切过程独特并且与多层复合板材组成材料的物理机械性能密切相关。4045/3003/4045三层复合铝板剪切后在上、中、下层材料均有塌角出现,在上层和中层材料有剪切带出现,在中层和下层有断裂带出现,毛刺仅出现在下层材料中。剪切工艺参数(剪切间隙、剪切速度)对断面形貌有决定性影响,相对间隙为4%时,剪切质量最好,相对间隙的增加或减小,剪切质量逐渐变差。剪切速度对断面质量有影响但是整体来说影响较小。剪切工艺参数对4045/3003/4045三层复合铝板分切过程的材料加工硬化有较大的影响,随着剪切间隙的增加,加工硬化区域增大,中间层板材的加工硬化程度大于上层板材和下层板材的加工硬化程度;随着剪切速度的增加,加工硬化的硬度值增大。剪切工艺参数对剪切力有较大影响,随着剪切间隙的增加和剪切速度的增大,剪切力均先增大后减小,在相对间隙为6%时剪切力达到最大、在剪切速度为280mm/s时剪切力达到最大。铜铝双层复合板分切加工过程中,剪切铜铝复合板材发现Cu/Al(铜上铝下)和Al/Cu(铝上铜下)断面形貌有明显不同,其中剪切Cu/Al时铜层均为剪切带,但是形成的铝层剪切带较为粗糙;剪切Al/Cu时,铜层和铝层均有剪切带和断裂带产生,铝层剪切带较为光滑。随着剪切间隙的增加,Cu/Al板和Al/Cu板界面分离程度先减小后增大,在相对间隙为4%时,界面分离程度最小,同一剪切工艺条件下铜层在上剪切比铝层在上剪切质量较好。剪切铜铝双层复合板材时同一工艺条件下加工硬化不同,其中剪切Cu/Al板时最大加工硬化程度发生在铝层剪切带与断裂带的交界处,而剪切Al/Cu板时最大加工硬化程度会在铝层剪切带与断裂带的交界处和靠近铜层的铝层材料处出现,铜层的加工硬化程度小于铝层的加工硬化程度;随着加工间隙的增加,Cu/Al板和Al/Cu板最大加工硬化程度逐渐减小,加工硬化深度逐渐增大。随着剪切间隙的增加Y、Z方向剪切力均是先减小后增大,Cu/Al板的剪切力大于Al/Cu板的剪切力;随着剪切速度的增加,Y方向剪切力逐渐增加,Z方向剪切力先减小后增大,Cu/Al板的Z向剪切力大于Al/Cu板的Z向剪切力。