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基于压缩量控制的放电能量对铜粉电磁压实特性的影响
董东营;张珈宁;蔡肇洲;张旭;李光耀;崔俊佳;基于压缩量控制采用数值模拟、微观观测与硬度测试的方法研究了放电能量对铜粉压实特性的影响规律。结果表明,随着放电能量的增加,相对致密度分布的均匀性逐渐变差,并且上边缘位置的相对致密度逐渐增大,达到88.33%;粉末颗粒的变形越来越大, 6 kJ时粉末颗粒有向中心呈45°方向流动的趋势, 7与8 kJ时粉末颗粒的致密方向发生了明显转折,沿转折角的平分方向产生阻滞积压的现象;压坯整体的微观硬度值逐渐增大,上边缘位置的硬度值最大为110.54 HV, 6～8 kJ压坯的轴向硬度分布呈下降趋势, 7与8 kJ时硬度值在靠近上端面位置平稳波动,验证了粉末颗粒致密转折与阻滞积压会提升压坯的局部硬度;通过断口形貌分析发现粉末颗粒结合越来越紧密,形成高强度的致密块体,断口表面的裂纹逐渐集中,最终压坯在相同体积下趋向在断口表面形成明显的裂纹。
TA15钛合金电流辅助V型弯曲成形工艺研究
庞国鑫;张宝;李明浩;祖宇飞;李细锋;付雪松;周文龙;郭俊卿;相楠;陈国清;研究了3种不同电流路径及结构的电辅助弯曲模具对TA15钛合金V型弯曲成形的影响。结果表明, TA15钛合金室温塑性较差,室温下板材弯曲至146°时,试样便产生裂纹。而采用电流辅助弯曲工艺可实现试样成形区的局部加热(模具置于室温环境),在高温及脉冲电流作用下,可将试样弯曲成形至31°,显著提高试样的成形极限。模具结构、电流路径以及试样的本征性能(热导率和电导率)会显著影响试样内高温区分布的位置及长度。对于钛合金这种电阻大但导热差的金属而言,选用电流从凸模引入模具可有较好的高温区分布及成形结果。
基于微型热压缩设备的超细晶纯锆热变形行为研究
武浩宇;韩培盛;成子兴;杨丰源;王效岗;研发了适用于尺寸小于3 mm试样的微型热压缩设备,在温度为300～450℃、应变速率为10-3～10-1 s-1的条件下,对试样尺寸为Φ2 mm×3 mm的超细晶纯锆试样进行单轴热压缩实验。得到超细晶纯锆的真应力-真应变曲线,基于Arrhenius本构模型建立了本构方程,基于动态材料模型建立了热加工图。实验结果表明:微型试样的流变应力随着变形温度的升高和应变速率的减小逐渐降低,这与宏观试样的热变形行为表现出一致的规律性。经计算,应力指数n=13.5971,热变形活化能Q=225.79 k J·mol-1。通过对热加工图的分析,确定超细晶纯锆的最佳热加工区域为变形温度为420～450℃,应变速率为0.002～0.006 s-1。研究了微型超细晶纯锆热变形后的微观组织,发现随着实验温度的升高,低角度晶界逐步向高角度晶界转化,位错密度显著减少,新晶粒的形成有效地消除了原有的晶格畸变,降低了流动应力。
GH4742高温合金热成形过程组织演化模拟及验证
张文文;李虎成;刘云龙;冯阳;田强;秦鹤勇;刘鑫刚;为准确预测GH4742高温合金在热成形过程中的组织演化规律,利用多种试验手段,基于经典的晶粒长大模型、动态再结晶模型和静态再结晶模型,借助Deform 3D软件实现对GH4742高温合金从锻前预热直至模锻完成的整个锻造过程的全流程模拟。同时把全流程模拟应用到某新型高压涡轮盘的锻造过程,分析锻造过程中锻件各工艺流程对晶粒长大、动态再结晶和静态再结晶过程的影响。通过电子背散射衍射技术,对锻造完成后的实际锻件进行解剖与组织分析,研究涡轮盘内部的微观组织演化并验证模型准确性。结果表明,模拟结果比较准确,所用模型及参数可靠。
基于最远点法的Q355含裂纹损伤钢构件屈服强度折减系数法研究
昌毅;李英豪;马东杰;吴仁彬;邱森贵;李革新;以Q355钢的含裂纹损伤钢构件为研究对象,通过试验和最远点法对比分析,探究含裂纹损伤钢构件屈服强度的变化规律,并分析了试验和最远点法计算含裂纹损伤钢构件屈服强度的不足。在最远点法的基础上,考虑裂纹对Q355含裂纹损伤钢构件屈服强度的影响,通过引入折减系数,提出了基于最远点法的折减系数法来评价此类含裂纹损伤钢构件的屈服强度。结果表明:随着相对裂纹长度的逐渐增大,折减系数逐渐减小,变化速率逐渐增大。在相对裂纹长度一定时,随着裂纹角度的增大,折减系数逐渐减小,变化速率逐渐减小。综上,针对Q355钢含裂纹损伤钢构件的屈服强度,本文所提出方法具有较高精度,与试验结果相比屈服强度的最大误差为5.72%,平均误差为2.25%。
机器学习在热加工过程能耗预测中的应用与研究进展
黄锋;黄洋;彭元凯;胡志力;华林;作为工业生产中的重要一环,金属热加工通常以高能耗和高排放而著称。在“双碳”经济背景下,热加工企业迫切需要通过节能减排措施推动可持续发展。能耗预测能够为定向节能减排提供方向,但传统的能耗预测方法难以准确挖掘各工序间的能耗映射关系,导致管控方式较为粗放。随着机器学习技术的快速发展,处理高维数据中的复杂非线性耦合问题成为可能,为热加工能耗预测提供了新的思路。综述了机器学习在热加工能耗预测中的应用与研究进展。首先,简要介绍了机器学习在能耗预测中的流程与经典模型,并重点分析了主要能耗设备:工业炉(加热炉)、液压机和工业机器人的能耗预测与优化方法。此外,强调了工序间能耗映射关系的重要性。由于热加工工序间存在复杂的相互影响,加工温度直接影响材料性能和加工效率。因此,构建全流程的能耗预测模型,将工艺参数、能耗与产品质量联系起来,已成为未来热加工能耗预测发展的重要方向。
杯形件三旋轮流动旋压成形扩径机理研究
夏琴香;陈凯文;肖刚锋;周昊阳;陈灿;针对杯形件流动旋压成形时因扩径而影响零件成形精度的问题,基于ABAQUS/explicit平台构建了薄壁杯形件三旋轮流动旋压有限元模型,并通过试验验证了模型的可靠性,探索了各成形阶段材料的流动情况,分析了杯形件三旋轮流动旋压扩径产生的机理,研究了进给比、旋轮成形角和旋轮圆角半径对扩径的影响规律。结果表明:在稳定旋压成形阶段,旋轮下方材料的流动存在一个分流面,将材料切向流动分成了两个相反方向,造成切向拉伸变形,旋轮两侧材料受到旋轮下方材料挤压的影响产生切向压缩变形,当两侧材料的压缩变形小于旋轮下方材料的拉伸变形时产生扩径;在旋压结束阶段,因为未变形段材料减少使刚度下降,毛坯口部发生翘曲现象,导致口部产生扩径。较大的进给比有利于保持稳定旋压成形阶段内径精度,但会导致旋压结束阶段产生较大扩径;增大旋轮成形角或减小旋轮圆角半径对减小稳定旋压成形阶段及旋压结束阶段的扩径均有利。
新一代动车组铝合金受电弓导流板超塑成形技术研究
隋礼平;张晓宇;杨清波;王国峰;采用超塑正反胀形工艺对新一代动车组受电弓导流板进行成形,成形板材为国产供货态5083-H111铝合金,基于有限元仿真软件对正反胀形过程的仿真分析,确定反胀成形的胀形程度,通过分析不同应变速率下正胀成形的结果,确定超塑成形的最佳应变速率,并根据仿真结果确定超塑正反胀形工艺的气压加载曲线。在模具设计阶段,根据受电弓导流板的零件特征,在正胀模具中引入加强筋以防止零件变形。结果表明:超塑正反胀形工艺能够实现动车组受电弓导流板的成形,零件成形精度符合技术标准,无明显缺陷,整体壁厚分布均匀,零件满足整体壁厚减薄率≤10%,局部壁厚减薄率≤30%的要求,最大减薄率为29.75%。
轧制路径对铜/铝复合板显微组织及力学性能的影响
王金仙;周新;采用0°、 45°和90°的路径轧制的方法制备了铜/铝复合板,研究并揭示了轧制路径对铜/铝复合板微观组织和力学性能的影响规律和机理。通过对比不同轧制路径下铜/铝复合板的界面微观结构特征分布及力学性能发现, 0°、 45°和90°轧制制备的铜/铝复合板的抗拉强度分别为223.5、 113.8和179.6 MPa;断后伸长率分别为14.2%、 24.6%和25.6%, 90°轧制相比0°轧制铜/铝复合板的伸长率提高了80.28%,大大提高了铜/铝复合板的成形性能。这主要是由于轧制路径的改变改善了铜/铝复合板的晶体取向和织构强度,其中90°轧制对织构强度的改善最为明显,由0°的10.54减弱至2.71,大大提高了材料的成形性能。
热旋压TC4钛合金管损伤特性研究
王琛;田壮壮;李俊霖;张琪;赵春江;梁建国;为了探究工艺参数与钛合金管断裂之间的关系,通过高温准静态单轴拉伸实验获得了TC4钛合金在高温状态下应力与应变之间的关系。利用Abaqus有限元软件建立了基于Johnson-Cook损伤的滚珠旋压有限元模型,并验证了该模型的有效性。分析了各工艺参数与损伤值之间的关系,揭示了等效塑性应变和应力三轴度对损伤累积的影响。研究结果表明:所建立的有限元模型是有效的,可以用于TC4钛合金管在旋压过程中损伤情况分析。在不同的工艺参数下,外层损伤值大于内层损伤值,即在旋压过程中管外表面是最容易发生断裂的部位,且损伤值随进给率和减薄率的增大而增加,随温度的升高而降低。