振動(dòng)輔助塑性成形機(jī)理及應(yīng)用研究進(jìn)展*

張海棟，鄧 磊，王新云，金俊松

（華中科技大學(xué)材料成形與模具技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430074）

塑性成形工藝包括擠壓、拉拔、拉深、鐓鍛等，在航空航天、汽車工業(yè)、能源工業(yè)等領(lǐng)域的零件制造中應(yīng)用廣泛。隨著裝備服役工況不斷突破原有極限，例如超高溫、超低溫、高低溫循環(huán)、強(qiáng)腐蝕、高真空、高應(yīng)力等極端服役條件，對(duì)塑性成形零件的性能要求也不斷提高[1]。與此同時(shí)，零件的結(jié)構(gòu)趨于整體化、薄壁化、復(fù)雜化，這就要求不斷發(fā)展更加先進(jìn)的塑性成形工藝，以滿足低成本、高效率制造高性能、高精度零件的需求。

科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在塑性成形過程中施加振動(dòng)，可以提高金屬材料的成形性能。早在1955年，Blaha 和Langenecker 將超聲振動(dòng)施加到單晶鋅的拉伸試驗(yàn)中，試驗(yàn)結(jié)果表明材料的屈服應(yīng)力和流動(dòng)應(yīng)力均降低，這一現(xiàn)象被稱為超聲塑性效應(yīng)，也被稱為Blaha 效應(yīng)[2]。隨后許多學(xué)者對(duì)振動(dòng)輔助成形開展了相關(guān)的試驗(yàn)和理論研究，振動(dòng)逐漸被應(yīng)用到各種塑性成形工藝中，例如拉拔[3–4]、沖壓[5]、擠壓[6–7]、擺輾[8–9]、漸進(jìn)成形[10–11]等。在塑性成形中施加振動(dòng)具有減小成形載荷、改善零件表面質(zhì)量的作用，且能夠有效減小板料的回彈[12–16]。近年來，在各種測(cè)試手段和控制技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，振動(dòng)輔助塑性成形的機(jī)理和應(yīng)用研究有了較大的進(jìn)展（圖1）。本文首先對(duì)振動(dòng)輔助塑性成形效應(yīng)以及相關(guān)機(jī)理進(jìn)行闡述，然后對(duì)振動(dòng)輔助塑性成形工藝及相關(guān)裝置的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，并探討該領(lǐng)域目前存在的問題和發(fā)展趨勢(shì)。……