薄壁深杯形件多工艺复合旋压成形机理研究

针对传统的薄壁深杯形件成形流程长、效率低、质量控制难的问题,提出采用拉深-流动多工艺复合旋压方法实现此类零件的高效短流程精确制备。基于Abaqus有限元软件建立了SPHC热轧钢薄壁深杯形件拉深-流动多工艺复合旋压成形有限元模型,研究了深杯形件复合旋压成形时的应力应变分布及材料流动行为,揭示了复合旋压的成形机理,结合复合旋压成形试验,验证了有限元模拟的准确性。结果表明：采用多工艺复合旋压工艺可实现深杯形零件的单道次旋压成形,并可获得成形质量良好的薄壁深杯形零件。按照材料变形状况,多工艺复合旋压可分为拉深旋压阶段、流动旋压起始阶段和复合旋压稳定阶段;在流动旋压起始阶段最大等效应变随旋压的进行而急剧上升;在稳定旋压阶段最大等效应变出现在已成形区域,其变形状态为轴向与切向拉伸、径向压缩,而过渡区域为轴向拉伸、径向与切向压缩。流动旋压起始阶段,贴模区域材料向口部的轴向流动随着拉深旋压用与流动旋压用旋轮间的轴向错距量的增大而增大。在复合旋压稳定阶段,坯料与拉深旋压用旋轮接触的外侧区域受三向压应力,而内侧区域受到三向拉应力的作用,坯料与流动旋压用旋轮接触区域受三向压应力作用。为保证旋压成形质量,旋压...     

旋轮型面对矩形内齿旋压成形影响的数值模拟

为了优化旋压工装设备,并为旋轮工作型面的选择和成形工艺参数的设计提供依据,基于对筒形件常用旋轮型面的分析,结合杯形薄壁矩形内齿旋压的特点,采用有限元软件MSC.Marc,建立了齿轮旋压三维弹塑性有限元模型,对不同旋轮工作型面进行了数值模拟,分析了不同旋轮工作型面对杯形薄壁内齿轮轮齿成形的影响规律.结果表明:当采用台阶形旋轮时,减小工作型面的成形角和增大圆角半径有利于轮齿的成形;当工作型面为圆形型面时,轮齿的成形质量最好.     

喷射成形2195铝锂合金封头旋压及焊接试验研究

采用喷射成形2195铝锂合金板材进行了封头部件的旋压,通过应力检测、力学性能试验以及电子背散射衍射(EBSD)等方法对旋压后材料的组织和性能进行了分析,采用两件旋压封头零件完成了φ400 mm直径箱体焊接及强度试验验证,获得了对该种材料旋压、焊接成形工艺与其组织性能相关性的基本认识.试验结果表明,喷射成形2195铝锂合金采用适当的旋压+热处理工艺能够整体制备出封头类回转体零件,旋压件经固溶+时效处理后抗拉强度可达470～495 MPa,延伸率可达5%～6%.旋压过程中在材料表面会产生明显的冷作硬化作用,需进行中间退火处理,以消除表面硬化、降低残余应力.旋压后材料的组织状态呈现由旋压产生的层状结构,且以细小的晶粒带状为特征,其晶粒尺寸及分布可作为旋压工艺效果的评价依据.焊后采用0.52 MPa的设计压力对箱体容器进行了强度试验考核,验证了箱体焊缝能够达到同类容器的强韧性要求.     

杯形薄壁梯形内齿轮旋压成形的机理

与传统筒形件流动旋压相比,杯形薄壁内齿轮旋压成形的变形机理十分复杂.为了提高内齿轮的成形质量,并为内齿轮成形参数的设计提供依据,文中采用数值模拟和工艺试验相结合的方式,从成形过程中材料的流动入手,对其变形机理进行了研究.结果表明:内齿轮轮齿的旋压成形过程是"镦挤"复合变形;变形分布具有周期性、不均匀性和不对称性;轮齿成形受工件转动方向影响,并且易出现成形缺陷.     

杯形薄壁梯形内齿轮旋压成形机理研究

杯形薄壁内齿轮的旋压成形是旋压技术在应用领域的又一拓展,与传统筒形件流动旋压不同的是,其成形的目的不是材料的整体减薄,而是材料的局部增厚,因而其变形机理十分复杂。论文采用数值模拟和工艺试验相结合的方式,从成形过程中材料的流动入手,对其变形机理进行了研究。研究结果表明：内齿轮轮齿的旋压成形过程,是“镦挤”复合变形;变形分布呈现出周期性,不均匀性和不对称性等特点;轮齿成形受工件转动方向影响,且易出现成形缺陷。     

基于不同减薄量的纵向内筋薄壁筒反向滚珠旋压分析

采用反向滚珠旋压制造带有纵向内筋的薄壁筒形件.将刚塑性有限元与工艺实验相结合,被应用于分析在不同壁厚减薄量下带有纵向内筋薄壁筒形件反向滚珠旋压成形.有限元模拟结果和实验结果都表明内筋的高度随着壁厚减薄量的增加而增加,但在模拟结果与实验结果之间存在着大约10%的误差.有限元模拟的应变等值线图表明在筒壁变形区的径向应变和内筋变形区的切向应变有助于内筋的成形.轴向旋压力有限元预测结果表明较大的壁厚减薄量导致了轴向旋压力的增加,同时也导致了旋压件表面金属材料的非稳定流动.     

镍钛形状记忆合金管滚珠热旋压成形数值模拟

为了获得高性能、高质量的镍钛形状记忆合金薄壁管,尝试采用滚珠热旋压方法进行镍钛形状记忆合金管的成形．通过采用刚粘塑性有限元法对镍钛形状记忆合金管进行滚珠热旋压成形模拟,获得了镍钛形状记忆合金管坯在不同初始温度下的温度场、应力场和应变场,并进行了旋压载荷的预测．模拟结果表明,旋压件主变形区的温升可达100℃以上,故不宜选择太高的旋压初始温度;旋压成形时主变形区处于三向压应力状态,这将有利于提高材料的塑性,从而实现更大程度的塑性变形;主变形区的等效应力和等效应变数值均由外壁到内壁逐渐减小,说明旋压成形时管坯的外壁比内壁更容易满足塑性屈服准则;随着旋压温度的升高,各方向的旋压载荷均呈下降趋势,轴向载荷远远小于径向载荷和切向载荷．     

45钢强韧化处理后的机械性能

研究45钢经高温、亚温(临界间)和珠光体区锻热淬火工艺及其强韧化机理,测定其硬度、拉伸性能、冲击功和断裂韧性,并与常规的锻造后再淬火回火处理的45钢加以比较。试验结果表明,与常规处理相比,锻热淬火处理工艺使45钢的硬度有明显提高。锻热形变处理后45钢的冲击功和断裂韧性均比常规处理后的高,冲击功值提高了77-99%,断裂韧性值提高了35-47%。拉伸结果也表明,45钢经锻热形变热处理后的拉伸强度也均比常规处理后的高,而亚温锻热淬火比高温锻热淬火高。研究结果指出,锻热淬火有效地利用了形变强化和相变强化的结合,是提高钢强韧性的有效方法之一。     

20SiMnTi钢的形变强化及时效处理

采用光滑的圆柱试样，经过不同形变量拉伸并时效后拉断，通过光学显微镜．扫描电镜及透射电镜观察其显微组织和微观断口的变化，研究了矿用锚杆材料20SiMnTi钢冷拉形变及时效处理对其力学性能的影响，并对断口变化及强化机理作了探讨。结果表明：冷拉形变有利于强化20SiMnTi钢；对20SiMnTi钢试样经过不同变形量的冷拉形变处理后，随着形变量的增大，材料的强度提高，塑性下降。     

Mg-4Nd和Mg-4Nd-0.7Zr合金显微组织和力学性能

制备了Mg-4Nd和Mg-4Nd-0.7Zr两种合金,并系统研究了它们在各种状态下的组织和性能.研究结果表明:铸态的二元Mg-4Nd合金由α-Mg基体和中间相Mg12Nd组成,少量Zr(0.7%质量百分数)的加入使合金铸态组织得到明显细化,且使Mg12Nd相呈网状连续分布于晶界.合金经热挤压加工后,强度和塑性均得到大幅度改善.由于在合金挤压及热处理过程中,Zr明显提高了再结晶温度并抑制了再结晶后晶粒的长大,因此Zr的加入使Mg-4Nd合金在挤压和时效处理后强度都有不同程度的提高.直接时效(T5)处理工艺能产生形变强化和时效硬化双重作用,使合金呈现良好的综合力学性能.在对合金时效组织的TEM观察中发现了β'和β两种沉淀颗粒,其尺度均在10~100nm之间,它们都对合金产生了沉淀硬化作用.     

SiC颗粒增强6013铝基复合材料时效析出行为及力学性能

采用球磨-冷等静压-热等静压-热挤压工艺制备组织均匀、颗粒分散良好的15%质量比 SiCp/6013Al复合材料,并利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和室温力学性能测试等研究不同人工时效温度下SiCp/6013Al复合材料的析出行为和力学性能. 结果表明,复合材料析出行为受热扩散控制,温度升高导致沉淀相析出加速;复合材料中的主要强化相为Mg2Si,而且SiC颗粒能显著增强强度,但也导致复合材料的塑性快速下降;相比基体6013铝合金,15%质量比SiCp/6013Al复合材料能在更低温度、更短时间内达到峰时效,经过人工时效处理后的最高硬度为180 HV0.2,抗拉强度为522 MPa.     

工艺参数对7075半固态铸-锻组织均匀性的影响

在半固态模锻过程中,经常会出现液相偏析现象,使零件中出现"弱点"或"弱区",这些"弱点"或"弱区"通常又是潜在的裂纹源和服役条件下失效的起因。为了分析研究半固态模锻液相偏析的影响因素,采用手工搅拌法制备半固态7075合金,利用压力机及杯形实验模具,进行7075半固态铸-锻成形,研究了合金温度、压头预热温度、保持时间等工艺参数对7075半固态铸-锻组织均匀性的影响。结果表明:在一套模具内实现铸造和锻造是可行的;在压头预热温度为400℃,保持时间为2s,成形比压为50MPa的条件下,随着合金温度的增加,杯形件的液相偏析度增加,组织越不均匀,当合金温度为628℃时,杯形件的液相偏析度为14.02%;随着压头预热温度的增加,杯形件的液相偏析度减小,组织越均匀;在合金温度为621℃,成形比压为50MPa,压头预热温度为400℃时,随着保持时间的增加,杯形件的液相偏析度减小,组织越均匀,当保持时间为4s时,杯形件的液相偏析度为2.99%。该结果可为铝合金半固态铸-锻成形工艺的制定和相关研究提供理论参考。     

A357履带板的半固态触变成形工艺研究

采用半固态触变成形实验,对履带板件进行了模具设计、成形工艺参数制定,成功制得A357铝合金履带板件。并通过拉伸试验和微观组织观察,研究了T6热处理工艺对零件的力学性能和微观组织的影响。试验结果表明:经过T6热处理工艺,过饱和的基体中不断析出强化相Mg₂Si并高度弥散分布在晶粒内部与晶界处,零件的强度得到较大提高。     

45钢强韧化处理后的机械性能

研究45钢经高温、亚温（临界间）和珠光体区锻炼淬火工艺及其强韧化机理，测定其硬度、拉伸性能、冲击功和断裂韧性，并与常规的锻造后再淬火回火处理的45钢加以比较。试验结果表明，与常规处理相比，锻热淬火处理工艺使45钢的硬度有明显提高。锻热形变处理后45钢的冲击功能和断裂韧性均比常规处理后的高，冲击功值提高了77－99％，断裂韧性值提高了35－47％。拉伸结果也表明，45钢经锻热形变热处理后的拉伸强度也均比常规处理后的高，而亚温锻热淬火比高温锻热淬火高。研究结果指出，锻热淬火有效地利用了形变强化和相变强化的结合，是提高钢强韧性的有效方法之一。     

大型锥形方管特种成形工艺

在研究大型锥形方管无模拉伸变形机理的基础上，建立了大型锥形方管无模拉伸速度控制模型，制定了大型锥形方管无模拉伸特种成形工艺以及确定主要工艺参数.用无模成形代替普通的大型锥形方管生产工艺中的全部成形工序，工艺及设备简单，无模拉伸的同时完成形变热处理，提高产品的综合性能.该方法特别适用于强度高、摩擦力大、塑性低的变断面管件.模拟实验结果表明，无模拉伸工艺能够拉伸出较理想的锥形方管，产品的尺寸精度及外观均较折弯焊接的钢管优越.实际尺寸与理论尺寸误差小于78%，具有实用价值.     

预时效对汽车用2000系铝合金板材性能的影响

通过单向拉伸实验、DSC热分析及TEM观察,研究预时效处理对汽车用2036铝合金板材的力学性能、成形性及显微组织的影响.研究结果表明:经180 ℃/20 min的预时效处理后,合金发生软化,合金的屈服强度先降低,之后逐渐回升.在预时效为10 min时达到最低值202.3 MPa,而此时伸长率和应变硬化指数达到最高,分别为25.5%和0.26,这能有效地改善汽车板材的冲压成形性能;在T4P的预时效初期,GP区发生溶解,形成少量的θ"相核心,抑制随后自然时效的硬化效果;增加预时效时间能使材料产生θ"强化相,而在烤漆过程中形成更多的θ"强化相;与汽车用6000系铝合金相比,2036铝合金的烤漆强化效果较低,冲压前的屈服强度较高,板材的成形难度加大.     

LD5 高筋薄壁锻件的等温锻造工艺研究

依据ＬＤ５铝合金等温锻造成形高筋薄壁锻件的工艺，在实验室对引入形变热处理的必要性及其工艺规范进行了探讨。对比分析了润滑剂类型、变形温度、保温时间和压力机速度等工艺参数对材料成形性能及组织性能的影响。研究表明，在较低温度下的预变形毛坯，在再结晶温度以上进行锻造，将发生回复和再结晶使晶粒细化，从而达到降低变形抗力、提高塑性、改善充填性之目的。扩展了ＬＤ５成形复杂高筋薄壁锻件的应用范围。     

超细亚晶粒铝合金的强化机理

在室温下对经过时效处理的2024铝合金实施了等效应变为0.5的等通道转角挤压(ECAP)变形,将形变强化、时效强化和晶界细化强化有机结合,制备出超细亚晶粒铝合金,其硬度、屈服强度、伸长率分别约达100 HV,130 MPa和31%.分析探讨了超细亚晶粒2024铝合金的强化机理.研究结果表明,屈服强度的实测数值和理论计算...     

形变时效工艺对低铍Cu-Ni-Be合金力学性能和电导率的影响

运用正交设计研究形变时效工艺(冷变形量、时效温度和时效时间)对低铍含量Cu-Ni-Be合金力学性能和电导率的影响,并通过光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对其显微组织进行分析。研究结果表明:在形变时效处理的3个主要工艺参数中,时效时间对抗拉强度、屈服强度和相对电导率的影响最大,时效温度次之,冷变形量最小;合金在经过37.5%冷变形的轧制后,在470℃时效2h,γ″析出物细小且弥散分布在基体中,合金具有较好的综合性能。     

形变诱发马氏体时效不锈钢的研制及其强化机制的研究

本文利用形变诱发马氏体相变和时效强化手段研制出一种形变诱发马氏体时效不锈钢00Cr12Ni5Mn8Cu2TiRE钢,经1050℃、0.5h固溶处理+80%冷变形+410℃、2.5h时效处理后,其σ_b≥2100MPa,ψ≥35%,δ≥4%;其耐腐蚀性能良好。该钢具有ε和α′二种诱发马氏体,当变形量达75%以上时基体主要为α′马氏体组织。文中分析了该类钢中强度指标与形变量(ε)、主要合金元素含量和α′马氏体体积分数(V_α′)之间的关系,并给出了相应的关系式。