拉压组合法消减铝合金环形件淬火残余应力研究

针对环形件淬火残余应力突出的问题,提出一种消减淬火残余应力的新方法即拉压组合法。该方法通过沿环形件内侧45°方向施加压力,同时产生拉伸和压缩的效果。利用ABAQUS有限元软件对7085铝合金环形件淬火残余应力及拉压组合法进行数值仿真。进行拉压组合法消减铝合金环形件淬火残余应力工艺实验,采用环形件切口法来表征环形件应力的变化。研究结果表明:环形件淬火残余应力主要表现为集中在截面芯部区域的周向拉应力,最大值为46 MPa;当高度方向变形量为0.6%时,芯部残余应力降至10 MPa左右;随着压下量增加,芯部残余应力由拉应力变为压应力;施加0.6%变形量的环件切口由淬火时内缩2.26 mm变为张开0.34 mm,实验结果与仿真结果一致。     

7075铝合金拉伸残余应力数值模拟及实验测试

对7075铝合金板材淬火过程进行温度场和应力场的直接热力耦合数值模拟,获得淬火残余应力分布规律,在此基础上开展基于等向强化Mises屈服准则和Prandtl-Reuss塑性流动增量理论的铝合金拉伸过程数值模拟,仿真不同拉伸率对内部残余应力的消除效果,采用盲孔法对铝合金淬火及不同拉伸量拉伸后残余应力进行实验测量,结果表明对于厚12 mm的7075铝合金试件最优拉伸率为1.0%。同时根据不同拉伸率拉伸后铝合金板材残余应力分布规律的变化趋势可以看出,以不同拉伸率拉伸后铝合金板材表面和内部残余应力的消除效果具有相同的变化趋势。     

不同淬火工艺对7075铝合金厚板残余应力的影响

对7075铝合金厚板进行固溶处理后,分别采用浸没淬火和喷淋淬火再进行预拉伸处理。运用裂纹柔度法检测2种淬火板和相应的预拉伸板内部的残余应力,研究不同淬火工艺对铝厚板残余应力产生和预拉伸后重新分布的影响。研究结果表明:淬火速率越大,铝厚板内产生的残余应力也越大,浸没淬火试样的残余压应力和残余拉应力分别比喷淋淬火试样的残余压应力和残余拉应力大60%和73.6%;经过预拉伸处理后,淬火应力得到极大消减,残余应力被控制在±20 MPa以内,满足后续加工的要求;当拉伸量为1.8%,2.2%和2.5%时,残余应力的消减效果相当。     

铝合金大厚板淬火残余应力数值分析

基于淬火会引起铝合金大厚板很大的残余应力,并容易引起淬火变形与裂纹,恶化材料的性能,运用有限元分析软件ANSYS研究了铝合金板材尺寸、淬火介质温度对温度场、应力场和残余应力的影响.基于随温度变化的材料物性参数以及材料表面与淬火介质的换热系数,进行了淬火过程的非线性热传导分析.结果表明,随着板材厚度的增加,铝合金薄板的残余应力增加明显,而铝合金厚板的残余应力未产生太大变化;随着淬火介质温度的升高,厚板的残余应力也无明显降低;对于铝合金厚板,通过优化合金成分等措施来提高合金淬透性,才能有效降低残余内应力,并保证合金的力学性能.     

基于ANSYS的铝合金厚板淬火过程热力耦合数值分析

基于ANSYS的参数化设计语言和用户界面设计语言,建立铝合金厚板淬火过程的热力耦合分析模型,实现模型的参数化和分析过程的流程化,探讨铝合金厚板在淬火过程中的应力变化和淬火后的残余应力分布规律.研究结果表明:在淬火过程中,铝合金厚板面部金属经历了由受拉状态到受压状态的转变,心部金属经历了从受压状态到受拉状态的转变,残余应力具有面部为压应力、心部为拉应力的空间分布特征;残余应力随着铝合金板厚度的增加而增大,当厚度增加到一定值(80 mm)时,厚度的增加对残余应力的影响不明显;残余应力随表面换热系数的增加而增加,表明通过改进淬火工艺能获得较小残余应力;以铝合金板与冷却水间的热交换达到平衡时的时间作为时间步,适合于铝合金厚板热力耦合作用过程的分析计算.     

LD10锻造铝合金内部残余应力分析

采用仿真和实验相结合的方式,首先利用动力显示有限元分析软件建立了自由锻造圆饼过程的模型,仿真出锻造过程中的变形和应力分布情况,得到锻造铝合金内部残余应力的分布及变化规律,再利用切除法对选自锻饼不同部位的LD10锻造铝合金进行了残余应力测量。比较了LD10内部残余应力的分布特点,并从金属屈服和塑性流动的角度出发对这种残余应力的构成进行了分析。结果表明：LD10铝合金的残余应力分布特点随选料位置不同而有较大不同,在锻饼心部选取的试件表层受残余拉应力,心部受残余压应力,在锻饼边缘选取的试件表层受残余压应力,心部受残余拉应力。     

覆砂工艺消减铝合金筒形件铸造残余应力的研究

采用钻孔法测试铁型覆砂工艺ZL205A铝合金筒形铸件在不同覆砂厚度下的铸造残余应力,采集各覆砂厚度的凝固冷却曲线,研究覆砂厚度对铸件残余应力及凝固冷却过程的影响;利用Von Mises模型和Mohr-Coulomb模型,进行了覆膜砂铸造有限元仿真.研究结果表明:覆砂工艺能有效减少铸件残余应力.当覆砂厚度达到7mm时铸件残余应力可以降低约62%;覆砂厚度大于7mm后,残余应力继续减小幅度减小.通过对覆膜砂铸造过程测得的凝固冷却曲线分析,建立了覆砂厚度与凝固冷却速率、晶粒大小及共晶温度之间的关系,为实际应用提供可靠的工艺参考.仿真结果显示两种模型模拟的计算结果都与实验趋势基本吻合,但同时也需要考虑到不同覆砂厚度下两种模型各自的适用性.     

7050-T7451板孔冷挤压强化有限元分析

为进一步研究芯棒结构对孔板的残余应力和孔壁平均变形的影响,采用正交实验法,利用有限元软件ANSYS对7050-T7451铝合金三维模型进行了孔挤压模拟,探究了前锥度、后锥度、过盈量和摩擦因素四因素分别对孔板的残余应力和孔壁平均塑性变形的影响,分别在平均变形和残余应力双指标下,得出两组最优参数,通过有限元仿真,验证了最优参数组.结果表明:最优参数组,可以有效地降低残余应力值和平均变形.可见用正交实验法,多因素多水平条件下,对7050-T7451铝合金孔板仿真强化是可信的.     

冷辗压轴承环残余应力与淬回火变形的相关性探析

轴承环采用冷辗压工艺进行生产会出现较严重的淬回火变形。从冷辗压工艺角度对其淬回火变形的原因进行分析,初步确定影响淬回火变形的主要因素为冷辗压轴承环时产生的残余应力。通过对冷辗压轴承环进行残余应力去除与不去除两组试验,将它们对轴承环淬回火变形量的影响结果进行记录,利用minitab软件对上述结果进行相关性散布图分析,得出结论冷辗压轴承环的残余应力与淬回火变形量呈强正相关性。最终确定残余应力为冷辗压轴承环淬回火变形的主要影响因素。     

基于残余应力的弱刚度结构件加工变形分析

在加工过程中产生的残余应力容易导致弱刚度结构件变形,因此,研究残余应力对加工变形的影响规律具有十分重要的意义。针对外轮毂,建立了弱刚度结构件切削加工过程的有限元模型,通过分析不同切削参数产生的残余应力沿工件深度方向的分布规律,得到了切削参数对残余应力的影响规律,并通过实验验证了仿真结果的准确性。最后,通过分析不同切削参数产生的残余应力导致的加工变形,得到了残余应力对加工变形的影响规律,为加工工艺的优化提供了理论基础。     

高强铝合金厚板淬火残余应力数值分析

采用有限元分析方法,利用deform软件模拟分析了高强铝合金厚板的淬火冷却过程。获得了高强铝合金厚板淬火温度场、应力场和变形场分布规律。并利用点跟踪技术分析了厚板内部和表面不同位置的淬火冷却曲线、平均残余应力曲线以及沿长、宽和厚方向的三个应力分量分布曲线。结果表明,板件的残余应力主要决定于X方向的残余应力分量。厚板表面X方向的残余应力分量值达到最大,最大压应力值为-135 MPa;厚板内部X方向的残余应力分量值达到最大,最大拉应力值为156 MPa.     

混凝土双轴压缩徐变实验初步研究

为完善大体积混凝土仿真应力计算以及确切了解混凝土徐变性质 ,设计研制了机电伺服混凝土双轴徐变仪 ,采用高精度位移传感器测量徐变变形 ,和传统的混凝土徐变测量仪器及方法做了对比 ;获得了混凝土双轴压缩徐变实验曲线 ,与单轴徐变曲线相比 ,早龄期混凝土双轴压缩徐变比单轴徐变小 30 %左右 ;测定了多轴徐变试件的强度 ,并比较了同龄期未受力的强度 ,研究了微观切片混凝土双轴压缩应力下裂缝发展情况 ,认为低应力水平下压缩徐变试件强度并不降低 ,低应力下压缩徐变变形并非以试件损伤为代价     

淬火方式对高硼合金组织及力学性能的影响

为获得性能较优的马氏体基体同时避免过大残余应力的形成,研究了淬火方式对高硼合金组织、力学性能及残余应力的影响。采用空冷和油冷两种淬火方式调控合金基体组织和残余应力,进而分析了合金在不同淬火方式下的力学性能和残余应力的变化规律。实验结果表明:热处理后,基体由珠光体转变为马氏体,进而促使合金宏观硬度从铸态下的HRC42.73提高至空冷下的HRC55.31和油冷下的HRC57.18,增幅分别为29.44%和33.82%,同时合金中残余应力从铸态下的-307.66MPa增至空冷下的-407.35MPa和油冷下的-462.21MPa。与油冷方式相比,空冷方式下合金宏观硬度虽略有降低,但形成的残余应力较小,进而降低了合金的淬裂倾向。综上所述,在空冷方式下,高硼合金既可获得较优的力学性能又可避免过大残余应力形成,显示出更优的性价比和应用前景。     

切割对铝合金厚板残余应力分布影响的仿真与分析

使用有限单元法对切割加工过程对于铝合金厚板残余应力分布造成的影响进行研究,利用大型商用非线性有限元软件MSC.Marc提供的单元生死技术建立7075铝合金厚板切割的有限元模型,对切割前、后铝合金厚板内应力的变化进行模拟,并进行实验验证.仿真和实验结果表明:切割产生的边缘处由于失去原有相邻的材料对其的拉伸或压缩作用,应力减小,应力变化随着与边缘距离的增加而减小;与边缘的距离超过板材厚度的部分应力变化很小,可以忽略;切割对表面应力的影响较大、对芯部应力影响较小;对与其方向垂直的应力影响较大,对与其方向平行的应力影响较小.     

挤压态7A85铝合金高温热变形显微组织演变

7A85铝合金密度小、强度高、热加工性能好、焊接性能优良,而且具有较好的耐腐蚀性和较高的韧性,广泛应用于航空和航天中的受力结构件.本文通过挤压态7A85铝合金的单向等温热压缩实验,利用光学显微镜、透射电镜研究了合金在变形温度为300℃,350℃,400℃,450℃,应变速率为0.01s~(-1),0.1s~(-1),1s-1,10s~(-1)时的高温流变行为和显微组织演变.结果表明:变形温度和应变速率对挤压态7A85铝合金热压缩后的组织有重要影响.随着变形温度的升高和应变速率的降低(lnZ减小),组织中亚晶长大,位错密度逐渐降低,析出相数量减少,再结晶晶粒长大,动态软化机制由动态回复转变为动态再结晶;挤压态7A85铝合金热压缩后组织中大量的析出相弥散分布在基体内或沿晶界分布,抑制了动态再结晶的发生.     

TA2板料激光热应力弯曲成形 及其力学性能研究

用HVS-1000显微硬度测试仪、X-350A型X射线应力测定仪,以2.5 kW SM2000SM快轴流CO2激光器对0.6 mm厚的TA2板料进行扫描,按照正交试验理论安排成形工艺参数,研究了TA2板料弯曲成形时主要工艺参数对弯曲角度的影响,以及试样表面残余应力的分布和试样断面上的显微硬度变化。结果表明：正交试验中的4个工艺参数的作用是不同的,按其变化对弯曲变形量影响的大小排序,依次是扫描次数、光斑直径、激光束功率、扫描速度;成形参数对试样表面的残余应力分布也存在一定的影响;试样变形区断面上的显微硬度变化呈现出一定的规律。     

铝合金挤压型材淬火模拟研究及工艺参数的改进

为了解决"U"形铝合金型材在喷水淬火过程中因冷却速度不均匀而导致型材截面变形的问题,基于FLUENT和ANSYS-WORKBENCH软件平台,建立了"U"形挤压型材在喷水冷却过程的有限元模型.分析了3种不同喷嘴速度大小方案下型材淬火冷却过程的温度场、残余应力和变形等变化规律.结果表明:经工艺参数优化后,型材截面上不同部位喷嘴速度大小设计更合理,淬火冷却过程中型材的温度场和等效应力分布更均匀,最大等效应力最小,型材的变形最小.通过有限元分析能较好地改进型材淬火冷却过程中喷嘴速度大小及分布,为实际挤压生产过程提供指导.     

超声冲击对7075铝合金残余应力及微观组织的影响

利用ABAQUS软件模拟超声冲击强化过程,分析残余应力场的形成过程及表层残余应力的分布规律;采用单因素试验法,研究超声输出电流和振动系统阻抗阈值两个工艺参数对表层残余应力的影响规律,利用X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)残余应力测试仪测量残余应力大小和分析残余应力分布规律,并与有限元分析结果进行对比,验证有限元模拟的合理性。在工具幅值为10μm,频率为28 kHz时,7075铝合金经超声冲击强化后,软件仿真结果:表面形成残余应力层厚度约100μm,最大残余应力值为-574 MPa,出现在表层深度60μm处。试验结果:表面形成残余应力层厚度约120μm,最大残余应力值为-330 MPa,出现在表层深度40μm处,仿真结果数值大于试验结果,但趋势保持一致。恒流源超声冲击强化中,电源输出电流及振动系统阻抗阈值对残余应力的大小和分布均有影响,其阻抗阈值的影响与仿真中幅值的影响更接近;在同样输出电流下,提高阻抗阈值可以在铝合金表层获得较大的残余应力,而阻抗阈值一定的情况,增大输出电流可以在铝合金较深层处获得较大的残余压应力。微观组织分析也直接反映了表面冲击强化的效果。     

有色金属冷变形流动应力的数学模型

采用恒应变速率塑性计，对铝合金的４个具有代表性品种的实体样本进行压缩实验，测定了冷变形时的流动应力，通过对５种结构形式的流动应力数学模型的分析和比较，分析了各种变形条件对流动应力的影响，获得了结构简单，计算精度高，适合于现场计算机在线控制的数学模型。     

基于Q-P-C-T工艺的NM300耐磨钢组织、综合性能及残余应力调控

为了进一步提高NM300耐磨钢的强韧性、耐磨性等综合力学性能,消减残余应力,在淬火?碳分配?回火(Q-P-T)工艺中的碳分配和回火工序之间增加一个冷热循环工序,形成淬火?碳分配?冷热循环?回火(Q-P-(CT)2-T)的新型热处理工艺,并系统地研究该工艺对NM300耐磨钢的组织、力学性能、耐磨性和残余应力的影响.研究结...