2026年 07期
基于空洞演变模型的大钢锭压实锻造工艺规划
王宗洋;冯超;艾海昆;杨航;崔振山;为提升大型钢锭压实工艺制定的预测能力，结合DEFORM-3D有限元二次开发技术，开发了集成空洞演变模型的压实预测方法，模拟了大钢锭从初始镦粗到径向压下全流程中空洞形态演变与压实工艺的响应过程。通过对不同钢锭初始高径比(H0/D0=1.0～2.0)、空洞初始长短轴比(λ0=1～8)条件下的模拟结果进行分析，揭示了空洞长短轴比和相对体积比等变量随工艺参数的变化规律，建立了“参数计算-约束判定-迭代优化”的空洞压实工艺规划流程。结果表明，径向压下时，空洞初始长短轴比显著影响空洞闭合的临界压下率，λ0=8时的临界压下率低至19.6%,而λ0=1时临界压下率达28.4%。建立的锻造工艺规划方法能够较好地反映大钢锭空洞压实的工艺特性，预测偏差在7%以内，为大钢锭空洞压实工艺规划提供了高效、精准的技术方法。
新型镍基粉末高温合金包覆热挤压工艺研究
马向东;彭伟劲;肖磊;郭建政;冯干江;针对镍基粉末高温合金热挤压工艺参数窗口窄、均匀细晶组织控制难以及有效材料利用率低等问题，采用有限元模拟仿真和物理实验验证相结合的方法，系统研究新型镍基粉末高温合金FGH4113A(WZ-A3)包覆热挤压过程中不同包套结构形式对热挤压棒材的影响规律。结果表明：无论是组装挤压包套结构形式，还是一体化挤压包套结构形式，FGH4113A合金包覆热挤压过程的有限元数值模拟与物理实验结果吻合较好，整个热挤压棒材的宏观形貌平直，微观组织细小均匀且发生了比较充分的动态再结晶，平均晶粒度在ASTM 11.0级以上。FGH4113A合金热挤压棒材有效材料利用率由传统组装挤压包套结构形式的55.4%大幅提升至优化设计后一体化挤压包套结构形式的81.4%,有效降低了生产成本。
TA16数控绕弯成形回弹与截面畸变规律研究
代奕聪;王辉;杨秋成;苑君陶;为揭示TA16钛管数控绕弯成形机理，实现精确成形和回弹控制，基于ABAQUS/Explicit有限元平台建立了TA16钛管数控绕弯全过程弹塑性有限元模型，系统研究了芯棒伸出量和相对弯曲半径对管材回弹与截面畸变的影响，并通过实验验证了模型的可靠性。结果表明：随着相对弯曲半径的减小，管材截面畸变率和壁厚减薄率显著增大，当R/D<3时，截面畸变率超过工程允许的9%;芯棒伸出量对成形质量呈现非线性影响，在研究范围内截面畸变率从11.28%单调减小至9.82%,外侧壁厚减薄率从12.87%增至14.77%,而内侧壁厚增厚率变化较小；芯棒伸出量的增大使回弹角和回弹半径均减小，其中回弹半径的减小幅度更为显著；建立了回弹角与弯曲角度的线性关系模型，为TA16钛管实际生产中的回弹补偿提供了理论指导和工艺参考。
超高强钢帽形件链模成形回弹机制分析与变形预测
刘敏;高畅;余海东;针对超高强钢帽形件链模成形中回弹机制复杂、成形几何精度不足的问题，提出一种复合机制解耦与协同预测的回弹分析方法。该方法将超高强钢强包辛格效应与路径依赖性引起的回弹行为解耦为同步回弹与序贯回弹两种机制，并采用指数衰减权重函数实现动态耦合。同步回弹中，构建基于网格点云的循环神经网络模型，计算具有全局耦合特征的多模具回弹。序贯回弹中，提出分段等效梁理论的纵轴线变形分解方法，计算具有局部累积效应的逐模具回弹。引入指数衰减权重函数耦合两种机制预测结果，实现整体回弹行为协同预测。通过MS1500超高强钢帽形件链模成形有限元分析验证模型预测精度，结果表明该方法在侧壁与腹板区域预测值与仿真值高度吻合，能够揭示链模成形回弹的局部累积-全局耦合机制。
带焊缝环件收口成形质量及其改善方法研究
欧阳亚文;赵亦希;李晓凯;胡蓝;围绕大尺寸箱底构件整体成形需求，提出了“卷焊制坯+收口成形”的整体成形方法。以带焊缝的2219-T351铝合金环件为研究对象，利用有限元模拟分析了焊缝强度系数和焊缝数量对带焊缝环件收口成形质量的影响规律，并对比了不同局部增厚形式对带焊缝环件收口成形质量的提升效果。结果表明：焊缝强度系数低于0.9时，带焊缝环件存在较为显著的起皱失稳现象；而高于0.9时与无焊缝环件成形结果基本一致。随焊缝强度系数从0.5增加至0.9时，带焊缝环件起皱度由9.1%线性降低至0.2%。随焊缝数量增加，带焊缝环件起皱度略有下降，但并未显著改善环件的起皱失稳现象。相较于台阶式、线性式局部增厚方式，圆弧式局部增厚方法能够有效提升带焊缝环件收口成形质量，但圆弧式局部增厚厚度须小于5 mm。此外，采用圆弧式局部增厚方法可以降低带焊缝环件对焊缝强度系数的要求。
TA15钛合金四层空心件超塑成形/扩散连接气压加载路径及成形缺陷研究
刘太盈;陈坤旗;董健健;刘文俊;陈明和;朱冬妹;武永;为探究不同气压加载路径对超塑成形/扩散连接制备的TA15钛合金四层空心件成形质量影响规律，采用MSC.Marc仿真软件开展了数值模拟分析，优化出合理的气压加载路径，并成功制备四层空心件。通过MSC.Marc超塑成形模块求解得到930℃下胀形压力为2.0 MPa时应变速率0.001 s-1的理想气压加载曲线，并进行符合实际工况的多阶曲线拟合，以有限元仿真结果中零件厚度变化、贴模度、是否产生成形缺陷等指标评判工艺的合理性，进而得到构件可成形的工艺区间。结果表明，当气压加载过快时会出现局部破裂和气孔撕裂等缺陷，气压加载过慢时焊合率低同时空洞增生，延长整形时间虽然可以提高焊合率并抑制空洞增长但会引起构件表面氧化和内筋弯曲等缺陷。气压加载合理时得到的TA15钛合金四层空心件成形质量良好，无沟槽等缺陷。采用超声测厚仪器测得四层空心件壁厚分布均匀，部件关键位置的平均厚度为1.52 mm,最小厚度为1.31 mm出现在胞体圆角处。芯板最小壁厚0.39 mm,减薄率为61%,面板最小壁厚0.92 mm,减薄率为8%,实验结果与有限元分析结果基本吻合。
填丝搅拌摩擦焊工艺对铝锂合金T形接头成型质量的影响
邱宇;管卫;曾元松;董继红;赵华夏;王丙阳;以2.8 mm厚2A97-T3铝锂合金板为试验材料，采用填丝搅拌摩擦焊工艺，实现了T形接头内侧角的填丝焊接，得到成型良好、无缺陷的T形焊接接头。结合目视观察、超声检测、工业CT检测和截面金相等方法，研究了焊丝形状、装配间隙和工艺参数对T形接头焊接成型质量的影响。结果表明：与圆形焊丝相比，采用方形焊丝的焊缝成型质量更好；当蒙皮和筋板之间的间隙值达到约1.09 mm时，T形接头开始出现缺陷，缺陷尺寸随着间隙值的增加而增加，缺陷类型由小孔洞逐渐变为块状缺肉，缺陷位置逐步向筋板的高度方向延伸。在旋转速度为2000 r·min-1、焊接速度为50～100 mm·min-1条件下，采用方形焊丝可获得成型良好、无缺陷的T形接头。
基于CEL方法的AA7055/AA2195合金板FSW-T型焊温度场数值模拟
左都全;张远秀;韩艳杰;许天宇;叶梯;高崇;基于耦合欧拉-拉格朗日(CEL)方法，创新性建立了AA7055合金和AA2195合金异种合金板T型接头的搅拌摩擦焊有限元仿真模型，并对整个焊接过程中的动态温度场进行模拟分析。结果表明，在w=400 r·min-1、v=60 mm·min-1、h=0.21 mm的工艺组合参数下，高温区集中分布在轴肩周围，前进侧温度高于后退侧约14.6℃。焊缝中心区域特征点及薄板梯度方向不同路径的温度场均呈非对称“M”型双峰分布；远离焊缝区域特征点呈倒“V”型对称分布，工件沿横截面Y方向的不同路径(Z1、Z2、Z3)温度向母材区域呈非线性衰减，且在焊核区的温度最高，热影响区的温度梯度最为显著，符合热-机械耦合机制。
热处理状态和铣削工艺参数对钛合金锻件铣削后残余应力分布与演化机制的影响
涂彬琳;刘烁;熊炜;吴会平;陈军;为了进一步揭示不同试验条件下残余应力在微观演变中的分布规律，基于TC4钛合金包边简化锻坯退火前后的粗加工和精加工铣削试验，测量了试验后锻件不同位置的残余应力并对试样的微观结构进行了表征，探究了初始残余应力和铣削参数对铣削残余应力的影响。结果表明：未退火锻件粗铣后残余应力相对于退火处理的锻件沿外表面进给方向增加了1.5倍；初始残余应力的存在有助于缓解粗铣过程的拉伸作用。在粗铣加工过程中锻件内部的初始残余应力起主导作用；初始残余应力对精铣加工影响较小。但铣削道次的累积效应起主要作用，导致更高的残余应力。精铣加工后锻件上的几何必须位错密度(GNDs)比粗加工提升48.7%,存在更强的塑性应变梯度。
316L不锈钢微粒直写成型稳定区间研究
黄明强;郭俊卿;相楠;陈拂晓;张信民;以316L不锈钢金属微粒为原料，采用直写成型技术，探究打印速度、挤出压力、喷嘴高度等工艺参数对金属微粒直写成型质量的影响，获得了各参数对成丝宽度以及打印稳定性的影响规律。结果表明，在喷嘴直径Φ0.5 mm,挤出压力0.4 MPa、喷嘴高度1.5 mm、打印速度35 mm·s-1条件下可成型出高精度金属微粒坯体，提出316L不锈钢金属微粒直写成丝截面形态理论模型，归一化后的高度h′在(3.5,5)区间、归一化速度V′在(1.566,2.312)区间内均与成丝尺寸成正线性相关，确定了金属微粒直写成型的稳定成型区间。