基于超磁致伸縮換能器的超聲強(qiáng)化裝置改進(jìn)研究.pdf

1、超聲振動(dòng)強(qiáng)化作為新工藝在提高零件表面質(zhì)量方面有特殊的優(yōu)勢，常規(guī)的光整加工經(jīng)常采用滾壓與噴丸強(qiáng)化，但經(jīng)噴丸強(qiáng)化工藝后零件輪廓尺寸精度較低，滾壓處理后的強(qiáng)化層較淺，硬度較低，而超聲強(qiáng)化能更好的提高其表面質(zhì)量。換能器作為超聲強(qiáng)化系統(tǒng)的核心組成部分，一直是決定超聲強(qiáng)化工藝的關(guān)鍵因素。
　　本文對(duì)超聲強(qiáng)化原理及超磁致伸縮材料特性進(jìn)行研究，為超磁致伸縮換能器的設(shè)計(jì)研發(fā)提供理論依據(jù)，研究換能器的動(dòng)態(tài)輸出特性，針對(duì)超聲強(qiáng)化的技術(shù)要求對(duì)換能器的各部

2、分結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，研制改進(jìn)超磁致伸縮換能器樣機(jī)，并且完成超聲電源的研制。
　　通過理論分析超磁致伸縮換能器的磁場，建立了磁場分布模型，應(yīng)用ANSYS有限元分析方法，對(duì)換能器的磁場進(jìn)行了仿真分析，驗(yàn)證了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性并進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
　　搭建了測試磁滯損耗實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，計(jì)算了換能器各類損耗，包括渦流損耗、磁滯損耗、電阻損耗，并且提出了減少能量損耗的方法。常規(guī)方法測試換能器內(nèi)部溫度很困難，通過有限元分析模擬換能器溫度場，得到

3、了實(shí)際的換能器溫度分布狀況，結(jié)果顯示換能器內(nèi)部最高溫升為71℃，能滿足長時(shí)間超聲強(qiáng)化的工作需要。
　　經(jīng)測試換能器輸出振幅最大可達(dá)253μm，換能器輸出更加穩(wěn)定，本文設(shè)計(jì)的偏置磁場方式能適應(yīng)不同頻率下消除倍頻效應(yīng)的需要。應(yīng)用正交試驗(yàn)方法設(shè)計(jì)了三因素三水平正交試驗(yàn)，研究擠壓量、進(jìn)給量、工件轉(zhuǎn)速三個(gè)參數(shù)對(duì)超聲強(qiáng)化效果的作用規(guī)律與實(shí)際影響效果。得到對(duì)表面粗糙度而言最顯著的影響因素為進(jìn)給量，對(duì)硬度影響最顯著影響因素為擠壓量，超聲強(qiáng)化前后較