【作 者】孟德安;朱成成;董淵哲;趙升噸

　　【前 言】

　　隨著現(xiàn)代制造業(yè)整體向輕量化、高強(qiáng)度和低成本方向發(fā)展，對傳統(tǒng)塑性加工技術(shù)提出了新的要求，其中，難成形材料零件、復(fù)雜型面零件、一體化零件成為塑性加工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。振動場與塑性力場的藕合能夠產(chǎn)生諸如材料流動應(yīng)力下降的體積效應(yīng)和接觸面摩擦力降低的表面效應(yīng)，成為解決塑性加工難題極具潛力的手段之一。

　　振動輔助塑性成形技術(shù)是近年來振動利用工程在特種塑性成形領(lǐng)域發(fā)展起來的一門新興邊緣交叉學(xué)科[1-4]，振動輔助塑性加工能大幅降低加工過程中的變形抗力，并附帶其他提高產(chǎn)品質(zhì)量的有利影響，兼具體積效應(yīng)和表面效應(yīng)，具體表現(xiàn)為:( 1 )降低成形力;( 2)降低流動應(yīng)力;( 3)減少模具與工件之間的摩擦;(4)獲得較好的產(chǎn)品表面質(zhì)量和高的尺寸精度。中國機(jī)械工程學(xué)會塑性工程分會編制的《塑性成形技術(shù)路線圖》[5]將特種塑性成形技術(shù)、沖壓技術(shù)和擠壓技術(shù)作為“面向2030年，塑性成形技術(shù)11項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)”之一，并將“成形時施加在材料上的特殊物理場和成形力的特殊施加方式”作為特種塑性成形技術(shù)發(fā)展的重要研究方向。

　　可見，開發(fā)振動輔助塑性成形技術(shù)新工藝、研究振動輔助塑性成形理論，以及研制新的振動輔助成形裝備對提升國家整體制造業(yè)技術(shù)水平具有重要意義。

　　本文從振動輔助塑性成形工藝、振動場材料變形機(jī)理和振動場下的摩擦行為3個方面對振動輔助塑性成形技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，重點(diǎn)綜述了振動輔助塑性成形新工藝的特點(diǎn)、振動輔助塑性成形機(jī)理和振動減摩機(jī)理的研究進(jìn)展，并對未來發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

　　【結(jié) 論】

　　(1)振動輔助塑性成形在金屬拉拔、拉深、擠壓、軋制等成形領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，振動能場可以有效地改變材料的成形性能，改善工件和模具間的摩擦條件，降低成形力，獲得較好的產(chǎn)品表面質(zhì)量和尺寸精度。

　　(2)金屬材料在塑性變形過程疊加振動會發(fā)生軟化現(xiàn)象，在一定條件下會發(fā)生殘余硬化或軟化效應(yīng)。振動場下材料變形機(jī)理研究主要以超聲輔助壓縮實(shí)驗(yàn)為主，基于位錯和能量角度對振動軟化效應(yīng)的解釋，得到了更多學(xué)者的認(rèn)同。振動的殘余效應(yīng)隨著材料、實(shí)驗(yàn)條件等參數(shù)的改變而不盡相同。振動場下材料的本構(gòu)模型并未形成統(tǒng)一理論。

　　(3)在超聲振動和低頻振動作用下，金屬摩擦副間摩擦力均存在下降趨勢。振動減摩解釋主要有振動改變摩擦力矢方向、振動改變摩擦副間相對滑動速度和振動改善界面潤滑狀態(tài)，其中低頻振動減摩效應(yīng)主要由于振動誘發(fā)再潤滑現(xiàn)象。摩擦力矢反向?qū)е碌恼駝又芷趦?nèi)平均摩擦力下降的摩擦模型被廣泛接受，考慮材料表面微觀形貌的更為準(zhǔn)確的動態(tài)摩擦模型有待進(jìn)一步完善。

　　(4)目前，國內(nèi)外振動輔助塑性加工的研究成果主要以超聲振動輔助成形為主，受超聲功率的限制，在大尺寸零件成形過程的應(yīng)用效果不佳。隨著伺服控制技術(shù)和先進(jìn)激振技術(shù)發(fā)展，工業(yè)中采用低頻振動輔助塑性成形的工藝逐漸增多，蘊(yùn)藏更大激振能量的低頻振動輔助塑性成形技術(shù)具有更好的應(yīng)用前景。將振動與常規(guī)塑性成形技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)塑性成形技術(shù)新原理、新工藝、新裝備，應(yīng)用于棒管料拉拔、板材拉深、長軸/薄壁零件擠壓、齒形零件滾軋等金屬塑性成形領(lǐng)域，對于解決航空航天、汽車制造等行業(yè)典型零部件冷成形材料變形抗力大、摩擦力大、表面質(zhì)量差等難題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

　　以下是正文：