特种能场辅助成形
专题论文汇编
低频振动辅助刚凸冲压对Zr-4板料回弹的影响
杨程;曾海睿;石媛菁;赵升吨;为探究低频振动辅助冲压技术对厚度为0.48 mm的Zr-4板料冲压回弹的影响，针对锆合金格架条带中刚凸特征单元设计冲压成形模具，采用数值模拟与实验研究相结合的方法，分析不同低频振动参数对板料卸载前后的成形深度、回弹率、弹性应变以及残余应力的影响，并与无振动成形情况进行比较。结果表明：随着振幅的增大，刚凸卸载前后的成形深度呈先增大后减小的趋势，回弹率呈先减小后增大趋势，整体皆优于无振动成形；振动的引入相较于无振动成形使得刚凸回弹时的弹性应变降低，残余应力减小。模拟和实验证明低频振动对Zr-4板料成形的回弹问题有一定的改善。
基于同时加载的管-板电磁翻边能量利用率研究
邱立;靳海若;李梦瑶;张锦荣;江进波;为解决传统电磁翻边能量利用率低、翻边角度不理想等问题，提出一种同时加载的管-板电磁翻边技术。针对特定的铝管(A6061-O),首先采用Comsol Multiphysics建立同时加载的管-板电磁翻边过程的电磁-结构耦合模型，然后通过分析线圈参数实现对工件电磁力分布的调控，最后对比研究了理想线圈参数下3种仿真模型的驱动线圈电流、磁通密度、电磁力分布、能量利用率与翻边角度。模拟结果表明：在相同放电电压下，同时加载的管-板电磁翻边的能量利用率为27.97%,较传统管件电磁翻边提高了180.82%,较传统板件电磁翻边提高了41.26%。在相同初始储能下，同时加载的管-板电磁翻边模型能促使管件与板件同时翻边至90°,而传统电磁翻边模型仅能使管件与板件同时翻边至16°。显然，同时加载的管-板电磁翻边技术能有效提高能量利用率与翻边角度。
逐点连续柔性板料电磁成形工艺参数及变形机理研究
莫仲伟;沈楚校;章争荣;采用计算机模拟和实验相结合的方法，应用壳单元代替实体单元来进行网格划分的传统有限元模拟方法，提高对薄板电磁成形问题的计算精度和效率，将计算时间缩减为原来的1/6。同时，重点研究了不同的集磁器结构对最终成形效果的影响，明确了减小集磁器厚度或增大其上下表面积比均能增强对电流的强化效果。最后，探究了不同的点间距大小以及成形路径对板料电磁力分布、结构变形、应力应变分布等电磁成形加工工艺指标的影响。结果表明，集磁器上表面和下表面的面积比越大，板料的成形效果越好；成形间距越低，板料的整体成形高度越高，且板料的后成形点比先成形点高；打点密度越大的圆环均匀性越好。
超声辅助预固化纤维/稀土镁合金层板变形行为研究
张新楠;李丙;刘浩;张伟亮;陈泽豪;为研究超声辅助预固化制备工艺中各参数对新型碳纤维稀土镁合金层板变形协调行为的影响，以含有长周期有序堆垛结构的Mg-RE-Zn系稀土镁合金和T700单向碳纤维预浸料为原料，制备了不同类型的预固化碳纤维稀土镁合金层板。通过单轴拉伸实验结合数字图像关联技术，观测了预固化层板的变形协调行为，并对实验获得的应变历程、应变云图、真实应力-真实应变曲线、拉伸极限强度、最大断裂应变及断口宏观形貌进行了分析。结果表明，预固化温度、预固化压力和超声振幅均对预固化层板的变形协调行为有较大的影响。超声辅助预固化工艺可以提高预固化层板的变形协调性，降低预固化层板屈服强度，提高预固化层板断裂应变，有效改善层板成形性能。
超声处理对微合金化Mg-3Al-Zn合金微观组织与力学性能的影响
韩福年;王文礼;徐玉棱;顾军;张明;张以胜;研究了Ca和Ce元素微合金化、超声处理以及二者的复合处理对Mg-3Al-Zn合金显微组织及拉伸性能的影响，并分析了复合处理条件下超声处理时间和功率对合金组织及性能的作用。结果表明，3种处理方式均显著改善了合金的显微组织及力学性能，其中，微合金化超声复合处理效果最为显著。在复合处理条件下，合金的抗拉强度和伸长率分别较未处理状态提高了93 MPa和6.9%。这主要归因于：一方面，微合金元素与Al元素生成的金属间化合物通过异质形核机制细化了晶粒；另一方面，超声处理的空化、声流效应进一步促进了晶粒及第二相的细化，从而显著提升了合金的强度和塑性。随着超声处理功率和超声处理时间的增加，晶粒先细化后粗化，转折点在500 W和90 s,晶粒尺寸越小，第二相分布越均匀，合金的抗拉性能越好。
基于声发射的铝合金薄板自冲铆成形过程分析
李银波;杨建;邢保英;张洪申;邹春芽;邹春华;针对铝合金薄板材料，开展自冲铆成形试验研究，建立声发射信号采集系统以获取自冲铆成形过程中的声发射信号，分析载荷-行程曲线与声发射信号间的映射关系；研究了不同成形缺陷(裂纹、底部厚度不足和镦粗)在时域、频域中的声发射信号特征，分析了其信号特征参数、频域和幅值概率密度的统计量等。结果表明，自冲铆成形过程的声发射信号在铆钉刺入上板、铆钉刺入下板和铆钉腿扩张阶段具有明显的过程特征；有缺陷试件声发射信号强度低于无缺陷试件，底部厚度不足缺陷试件的信号强度高于有裂纹缺陷试件，有镦粗缺陷试件的信号强度最弱；裂纹缺陷试件的频谱主要集中在50 kHz,底部厚度不足缺陷试件的频谱主要集中在175～220 kHz,镦粗缺陷试件的频谱主要集中在225 kHz。利用能量值和峭度值可以区分不同类型的缺陷，可以将其作为自冲铆成形过程在线监测的特征指标。
铝合金T形件激光加热诱导变形行为研究
张敏;李东明;曹天啸;张驰航;以高强铝合金薄壁整体构件的主要结构单元T形件为研究对象，采用有限元模拟方法建立了激光成形热力耦合模型，利用Rofin光纤激光器进行了T形件激光成形实验，通过实验结果与有限元模拟结果对比，验证了模型的可靠性。在此基础上，分析了激光成形过程中的温度场和应力应变场，研究了激光功率、扫描速度和光斑半径3个关键工艺参数对弯曲变形的影响。结果表明，激光功率对7050-T7451铝合金T形件自由侧变形的影响最大，扫描速度次之，光斑半径影响最小。在激光功率为200 W、扫描速度为1 mm·s~(-1)、光斑半径为6 mm的工艺参数下，T形件产生的弯曲角度最大，最大弯曲角度为0.107°,发生在扫描线54.17 mm处。
不同能场对金属材料塑性诱导提升的技术研究现状
王新宇;霍元明;王志军;严祯荣;何涛;樊晓光;余雯翰;李志伟;王昭昭;孙乐乐;电致塑性、氢致塑性、超声波技术、激光技术以及脉冲磁场技术等先进加工技术在改善金属材料塑性方面展现出了巨大的潜力。通过精确控制加工参数和处理条件，这些技术能够在金属材料中引入局部的塑性变形，从而实现形状与性能的调控。这些技术不仅能够改善金属的成形性，还能有效提高金属材料的力学性能，如强度、延展性等，特别是在微观结构的优化方面具有显著优势。然而，尽管这些技术展示了可观的应用前景，它们仍面临着诸如能量传输效率、表面质量、加工效率和设备成本等一系列挑战。因此，未来的研究将集中于开发更加高效、可靠且具有较高性价比的加工工艺，进一步提升这些技术在金属材料塑性加工中的实际应用价值。通过优化技术参数和提升设备性能，这些先进加工技术有望在更多工业领域中得到广泛应用，为推动制造业的高效、可持续发展提供有力支持。
铝/钢异种金属超声振动辅助搅拌摩擦搭接焊接头微观组织与力学性能
兰青;王文;乔柯;张婷;马乾芝;郝政扬;王快社;采用搅拌摩擦搭接焊(FSLW)及超声振动辅助FSLW(UAFSLW)分别对6061铝合金和QP1180钢进行焊接，研究了超声振动对铝/钢异种金属FSLW接头组织性能的作用规律。结果表明，与FSLW接头相比，UAFSLW接头宏观缺陷降低；铝侧搅拌区(SZ)晶粒尺寸减小19.8%,显微硬度由73.3 HV提高到81.4 HV;钢侧SZ的晶粒尺寸无明显变化。与FSLW接头相比，UAFSLW接头金属间化合物(IMCs)平均层厚由1.2μm减小到0.6μm,接头单位平均失效载荷由335 N·mm~(-1)提高到371 N·mm~(-1),断裂位置由界面转移到铝侧。