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面向力学性能提升的航空发动机支撑环锻造工艺优化
熊贤卿;刘灿;苏海;吴涛;徐戊矫;针对某航空发动机用2618铝合金支撑环在热加工后其抗拉强度和疲劳寿命未达到服役性能要求的问题,首先对该铝合金支撑环截面上出现的3个组织分区进行了EBSD表征分析,通过对比晶粒形貌特征、平均晶粒尺寸、再结晶百分比、晶粒取向差分布(GOS)值和几何必须位错(GND)密度发现支撑环截面上3个组织分区的再结晶程度存在较大差异。基于所建立的铝合金支撑环热锻成形有限元模型,对原锻造工艺所获得的支撑环截面的等效应变、再结晶百分比和平均晶粒尺寸进行仿真对比,结果表明支撑环截面上3个组织分区的再结晶程度差异来源于其热锻过程的应变分布不均。针对坯料始锻温度、模锻速度和摩擦因数设计了三因素三水平的正交实验,结合数值模拟仿真对支撑环热锻工艺参数进行了优化。对工艺优化后锻造的支撑环截面再次进行了EBSD表征,截面上不同分区的晶粒组织相较于初始工艺均得到了细化。同时,对优化后的支撑环锻件开展了拉伸性能和疲劳寿命检测,其各项指标均满足设计要求。
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。
高强铝合金车架纵梁内高压成形工艺及变形规律
孙康;胡志力;龙曲波;庞秋;为解决传统高强钢材料冲压焊接车架纵梁存在成形工序多、生产周期长、尺寸精度差和装配精度低的问题,提出了一种高强铝合金车架纵梁内高压成形工艺,以7075高强铝合金为材料,通过内高压成形制备车架纵梁,可以有效缩短生产周期,提升产品尺寸精度。基于Dynaform有限元软件对车架纵梁内高压成形进行仿真模拟,研究成形工艺参数对成形质量的影响,分析矩形截面过渡圆角区域的管壁填充行为。对车架纵梁进行试验试制,测量整体尺寸与壁厚分布,对纵梁不同区域的材料进行单向拉伸试验。最终发现在7075铝合金车架纵梁内高压成形过程中,轴向补料量20 mm,成形内压60 MPa,整形内压130 MPa时成形效果最好。对于过渡圆角的填充,管内压强越大、摩擦因数越小,填充效果越好,最终通过实验试制的纵梁长度为2000 mm,宽度为190 mm,高度为70 mm,过渡圆角半径为25 mm,减薄率为18%左右,工件屈服强度480 MPa,抗拉强度560 MPa,整体性能一致性好,尺寸精度更高,生产周期更短,说明7075铝合金通过内高压成形生产的车架纵梁可以满足实际生产的需要。
基于分离式霍普金森杆的铝合金板料高速冲击液压成形有限元模拟与试验研究
李旺;张团卫;常慧;赵聃;毛周朱;魏慧杰;焦志明;王志华;针对轻质合金室温塑性较差的难成形问题,利用分离式霍普金森压杆技术进行了高速冲击和高速冲击液压成形的试验设计,对5052铝合金高速冲击及高速冲击液压成形过程进行数值模拟和试验分析,研究了高速冲击液压成形过程和冲击速度、板料厚度对成形深度和效果的影响规律。结果表明:仿真和试验结果吻合较好,验证了仿真的可靠性。在5052铝合金板料高速冲击液压成形过程中,双冲击体形式存在二次加载现象,第1次冲击波达到峰值之前,板料出现“平底现象”,当反射波到达一定位置,板料深度继续增加。随着冲击速度的增加,成形深度逐渐增加;板料成形厚度的增加需要更大的冲击能量。高速冲击液压成形与高速冲击成形相比有显著优势,既可以提高成形零件的表面质量,又可以在同等成形深度要求下减小冲击速度和能量。
矿物绝缘电缆连续管保护套拉拔成形工艺研究
王少华;宋红兵;张万鹏;周超;谢航;肖群星;邢煜林;王效岗;采用实验以及建立BP神经网络的方式,对拉拔理论公式进行验证,研究拉拔成形工艺的制定以及拉拔后焊缝对管材质量的影响。实验结果表明,对于304不锈钢焊管来说,单道次最大减径率为30.4%,伸长率最大为40%;拉拔力与减径率、工作带长度等影响因素成正相关,拉拔速度对拉拔力的影响不大;通过拉拔成形工艺能有效改善焊缝处的晶粒取向,使得管材沿拉拔方向有较好的成形性;建立BP神经网络训练模型,得到回归值R,表明该模型有较好的预测性,从而验证了模型的可行性。
强制润滑拉深工艺及润滑效果量化评价
陈端;赵长财;陈晓沂;刘兴乐;许镱巍;针对板材拉深成形过程中摩擦恶劣难题,提出一种外部加压强制润滑拉深工艺,接触间隙中形成的压力油膜可以有效减小板材与模具真实接触面积,改善润滑条件。设计了一套强制润滑拉深模具,在20～50 k N区间内3组压边力条件下,进行了5和9 MPa强制润滑拉深实验,与聚乙烯薄膜、高纯度二硫化钼颗粒、植物油、水性矿物质润滑油等常用润滑介质在相同工艺条件下做横向对比实验,并量化评价强制润滑效果。实验结果表明,高纯度二硫化钼颗粒润滑效果最好,植物油润滑效果最差,水性矿物质润滑油加压后润滑效果有明显提升, 9 MPa压力下成形件高度最大提高了17.97%,成形力最大降低了8.9%,最大壁厚减薄率降低了32.7%。9 MPa压力下润滑效果好于5 MPa。
热冲压工况下GA镀层组织演变及粉化现象
陈炜;黎小洲;曹一枢;白瑛;张小计;陈春刚;利用扫描电镜并结合元素能谱分析仪研究了热镀锌合金化超高强钢板在热冲压工况下镀层组织的演变过程,并对镀层粉化、剥落等损伤机理进行了讨论。结果表明:加热温度为600～680℃时,镀层的主要组织由δ1k相组成,温度升高至720℃后,δ1k相向Г相与液Zn转变,镀层中氧含量增加。当温度升高至810℃时,Г相与氧化物Zn O的含量达到顶峰,温度达到奥氏体温度870℃以上时, α-Fe (Zn)相成为主体,此时只有表面氧化物Zn O与少量的Г相存在。在成形前GA镀层内部存在预裂纹,由于液Zn的液态金属致脆导致裂纹的进一步扩展,随着淬火与成形的开展,在压应力的作用下使得镀层内部的裂纹沿横向扩展,造成了粉化以及剥落现象。
高强度耐磨钢/结构钢轧制复合行为研究进展
蒋际循;秦芳诚;汪扬波;赵红丽;张连明;介绍了国内外高强度耐磨钢的生产研究现状,探讨了高强度耐磨钢研究及生产中存在的局限性。同时,总结了控轧控冷工艺、微合金化、热处理工艺在高强度耐磨钢相关性能调控方式中的研究进展。结合各种双金属结合机理,分析了影响耐磨钢/结构钢复合板在复合轧制过程中结合质量的工艺因素。最后,通过介绍有限元模拟技术在耐磨钢/结构钢复合板制备中的应用现状以及耐磨钢/结构钢复合板的实验研究现状,旨在为后续高强度耐磨钢以及耐磨钢/结构钢复合板的理论研究及工业应用提供一定参考依据。
直写成型金属微粒悬浮液流变特性及动力粘度研究
郭恒锐;郭俊卿;陈拂晓;皇涛;相楠;为制备出符合直写成型技术要求的金属微粒悬浮液,对金属微粒悬浮液的流变特性及动力粘度进行了研究。制备了具有不同动力粘度的金属微粒悬浮液,在室温下进行了动力粘度测试,依据内摩擦力理论对其流变特性及动力粘度进行了研究,分析了微粒体积分数及粒径对其流变特性及动力粘度的影响。结果表明, PVA溶液作为液相的金属微粒悬浮液具有直写成型技术要求的流变特性;调节微粒体积分数及粒径可以调控金属微粒悬浮液的动力粘度;通过Williamson模型及牛顿插值法量化了微粒体积分数与动力粘度之间的关系,提供了预测悬浮液动力粘度的方法。
抛丸和抛浆对金属基体表面完整性的影响对比
柴泽琳;周存龙;齐浩;郭瑞;李春阳;以Q235热轧带钢为研究对象,利用ANSYS/AUTODYN模块模拟了抛丸和抛浆对基体表面的冲击过程,并结合抛丸和抛浆冲击试验研究了带钢表面粗糙度和残余应力。结果表明,抛丸冲击后基体表面冲击深度和冲击直径分别比抛浆高20%～49%和9%～22%;抛丸冲击基体表面瞬时温度为247～413℃,抛浆冲击基体表面瞬时温度为60～97℃,说明浆体中的流体可以带走大量冲击热能。抛丸冲击后基体表面粗糙度和表面残余应力比抛浆冲击分别高22%～37%和3.7%～13.8%,抛浆冲击后基体表面完整性优于抛丸冲击。