振动消除应力技术应用研究

分析并讨论了振动消除应力技术的基本原理,通过振动消除应力与传统的热处理时效工艺的对比工艺试验,验证了振动消除应力在铝合金零件加工中的消除应力控制变形的有效性,对于高强铝合金小型薄壁结构件和大型结构件,效果优于热处理时效消除应力,并给出了振动消除应力技术在航天器大型铸件、精密零部件、大型零部件加工中的应用实例。     

LY12冷热加工的残余应力及其消除

铝合金板材在刨削加工过程中产生的应变足以使加工零件报废。这种应变是加工前和加工中引入的残余应力引起的.减少残余应力的有效措施是减小加工的切削深度,消除加工前由于各种原因残留在板材中的残余应力,特别是淬火后的。高温时效、振动、周期拉伸等都是行之有效的消除残余应力的手段。通过选择使用这些方法,可以使残余应力消除20～90％。     

碳纤维复合材料残余应力消除方法探讨

分析了碳纤维复合材料产品在实际生产过程中发生的变形问题,指出产品的变形是由于材料中存在残余应力而引起的。为了提高碳纤维复合材料产品的精度及稳定性,促进其在空间遥感器上的应用,对消除该材料残余应力的方法进行了探讨,提出了可采用振动时效的方法来消除碳纤维复合材料中的残余应力。     

振动时效原理分析及在大型环框类零件上的应用

金属工件在成型过程中,均有可能形成残余应力。在许多情况下,残余应力的存在会对工件的机械性能产生极为不利的影响。本文从振动时效的机理入手,得出消除残余应力的本质途径是给金属原子以足够的能量,使其振动加剧回到平衡位置,从而实现晶格畸变的减少;另外振动时效可以使那些处于弹性应力状态的部分实现塑性屈服,从而减少金属的弹性应变量,进而达到减少残余应力的目的。文章还从新一代运载火箭实际工程应用中验证了振动时效的有效性。     

LD10铝合金端框尺寸稳定化工艺研究

强化铝合金LD10材料,常用于航天产品各类端框。端框结构复杂,加工工序多,往往使工件产生变形。通过大量的工艺试验,采取综合治理的工艺方法,取得很好效果。首先锻件淬火后冷锻变形2.5％～4.2％,使材料淬火应力大大降低,然后在机加工工序过程中进行2～3次稳定化处理,消除材料加工后的残余应力。达到了工件尺寸稳定、防止变形的目的。     

发射梁焊接变形控制

由于发射梁的结构特点决定其刚性差，焊接时易产生多种复杂变形。通过建立发射梁数学模型来计算焊接变形量，作为焊接时预留收缩量及反变形量的依据，采用可靠的焊接方法及工艺装备，有效地控制了发射梁焊接变形。应用VSR时效技术消除焊接残余应力，稳定了产品尺寸精度。     

高精度变形铝合金薄板(环)类零件的加工

高精度变形铝合金薄板(环)类零件的机械加工是比较困难的.其主要原因是装卡困难,零件易变形.这种薄形零件可分为四周有通孔和四周无通孔两大类.工艺路线:粗加工——人工时效(消除应力)——半精加工——循环稳定化处理——精加工.通过合理的设计胎具及选择合理的切削参数,保证了零件尺寸精度.     

铝合金残余应力的降低和释放

从残余应力的产生和释放两个方面,讨论了降低和释放铝合金残余应力的各种方法及特点、适用范围和效果,提出了对解决铝合金加工变形问题的途径。     

发射支架的焊接变形控制

发射支架,体积4080×2060×2400(mm)。重1.8t、焊接装配后要求尺寸精度纵倾角15°_(-1)~(+3)横倾角0°±6°;其余尺寸公差均为0.5mm。经研究分析影响变形的因素,提出按应力分布状况将整体焊接构件分解成若于小部件分别施焊控制变形量,然后总装焊接组合,又利用振动消除应力技术代替热处理消除应力技术,平均消除残余应力34.9％(12.2％～62.2％),不仅消除了残余应力,同时还增加了焊接构件的抗变形能力,避免了焊后整体机械加工,解决了小厂没有大设备的困难,缩短了制造周期,节省了费用。     

铝合金联装架焊接残余应力和变形数值模拟

基于SYSWELD有限元分析软件,以某新型战术型号铝合金联装架为产品对象,选取支撑框配对组件、弹位组件和立方体组件为典型结构件进行焊接残余应力和变形数值模拟,以期表征铝合金联装架焊接过程的残余应力分布和变形趋势。结果表明:焊缝及其附近热影响区的Von-Mises应力较高,甚至超过了5A06铝合金材料的常温屈服强度;支撑框组件焊后最大变形出现于长矩形管中央,约为6.44 mm;弹位组件的焊接变形整体表现为凹向三维结构内腔,焊接变形也多集中在长矩形管上,最大变形约为5.21 mm。另外,采用对称分散焊过程产生的焊接变形量小于逐条焊缝焊接过程,但焊接残余应力趋势则相反。     

航天先进轻合金材料及成形技术研究综述

轻合金是现代航天装备轻量化首选材料,高性能轻合金构件制造能力决定了我国航天装备的功能水平与竞争力。为推动先进轻合金材料及成形技术在航天领域的应用,对高性能轻合金材料、铸造、钣金成形、增材制造等技术领域在基础理论、工艺开发、装备研制、工程应用等方面的发展现状进行了梳理,提出了高强耐热铸造镁合金材料、高性能钛铝合金材料、高性能镁合金熔模精密铸造、数字化铸造、旋压成形、超塑成形、钛/铝合金电弧熔丝增材制造等相关技术的后续发展方向。     

低温变形对2A14铝合金组织性能影响

提出了低温变形与热处理协同的2A14铝合金强韧化新方法,借助透射电镜、扫描电镜、金相显微镜、拉伸试验机等测试手段对比分析了室温和超低温变形工艺对2A14铝合金组织性能的影响。结果显示:与室温变形相比,超低温变形与热处理协同能够大幅提升合金综合力学性能。当超低温变形量达到20%,合金内部位错密度上升,第二相粒子尺寸更小,分布更为均匀,晶粒细化显著,合金综合力学性能达到最高,抗拉强度为474.5 MPa,屈服强度为426.5 MPa,延伸率为11.6%。     

2A12-T4铝合金零件去应力处理工艺研究

针对2A12-T4铝合金薄板类零件在加工过程中,采用110℃保温6小时去应力处理后,对材料硬度略有升高的现象进行了不同参数的工艺试验,试验结果表明在240℃～260℃范围内加热4～6小时的去应力处理,既可降低材料硬度HRB4～7,又能满足设计要求的强度指标,对降低零件机械加工切削力、减小零件残余应力是十分有利的。     

基于变形力数据的结构件残余应力场重构方法

残余应力是引起零件加工变形和失效的重要因素,残余应力场的重构有助于消除和控制零件在设计、制造、评价和使用过程中的残余应力。针对已有方法难以准确重构残余应力场的问题,提出了一种通过零件加工过程中的变形力数据实现零件残余应力场重构的方法。该方法首先提取了由于材料去除引起的应力重新分布带来的装夹力变化数据,即变形力。残余应力到变形力之间通过协方差矩阵自适应进化策略(CMA-ES算法)反复迭代求解出映射关系,从而构建出零件的残余应力场,最后在仿真环境下对该方法进行了验证。验证结果表明:该方法能较好地预测残余应力场,重构出的零件的初始残余应力场与原始施加的应力场平均误差值约0.38 MPa,为零件残余应力场的重构提供了一种新思路。     

基于应变量耦合的低成本Ti-Al-V-Fe合金本构关系

为了获取新型低成本Ti-Al-V-Fe合金热成形工艺窗口,研究了热加工参数为变形温度875~1100℃、应变速率0.001~1 s^-1、变形量70%的低成本Ti-Al-V-Fe合金热变形行为。结果表明:流变应力与变形温度成反比,与应变速率成正比,合金为典型负温度、正应变敏感材料。以热模拟实验数据为依据,运用多元线性回归方法,确定了材料常数与应变的函数关系,建立了基于应变量耦合的α+β两相区及β单相区Arrhennius本构方程,其耦合系数为0.98,表明建立的模型在给定任意应变量时可准确预测流变应力。根据热激活能,判别合金在不同相区软化机制,单相区为动态回复,两相区为动态再结晶。     

金属模板对复合材料层板固化过程中残余应力的影响

采用商业软件对带有铝板的复合材料层板固化全过程残余应力进行数值模拟计算。在固化瞬态温度场模拟中，采用有限差分法考虑固化动力学模型和热一化学模型强耦合的关系。在残余应力数值模拟中，化学收缩引起的应变在每一计算步以初始应变施加在复合材料结构上。基于以上技术，对带有铝合金的复合材料层板的固化全过程残余应力的进行分析，并分析了金属模板在分析中的作用。结果表明：金属模板改变了两种材料残余应力最大值的时刻；由于金属模板约束作用使带有铝板的复合材料层板在固化过程中承受更大的残余应力。     

焊接方法对5A06铝合金厚板焊缝接头性能的影响

分别采用搅拌摩擦焊(FSW)和熔化极氩弧焊(MIG)对20mm厚的5A06铝合金进行了焊接试验,对两种焊接方式的焊缝接头进行了机械性能测试、显微组织的观察以及表面残余应力的检测。结果表明,搅拌摩擦焊缝接头的抗拉强度比熔化极氩弧焊缝接头的高,搅拌摩擦焊缝接头往往断裂于前进侧的熔合过渡区,熔化极氩弧焊缝接头断裂于热影响区;相比熔化极氩弧焊,搅拌摩擦焊接头晶粒明显细化,焊缝中Mg、Mn等合金元素烧损明显减少,焊缝表面的残余应力水平也较低。     

氧化铝短纤维增强ZL109铝合金复合材料的组织与性能的研究

本文以氧化铝短纤维为增强体,用挤压铸造技术制备了氧化铝/铝合金复合材料。研究了复合材料的组织与性能。研究结果表明,纤维在复合材料中分布均匀,与基体结合良好;氧化铝纤维有利于铝硅合金中硅相的非均质成核;和基体合金相比,复合材料具有更高的常温及高温强度、硬度和良好的耐磨性能,是一种性能优异的金属基复合材料。     

ZL205A合金舱体低压工艺设计及数值仿真应用

针对某ZL205A合金舱体铸件壁薄难充型、壁厚差异大、易产生裂纹等特点,设计了低压底注式浇注工艺。采用立筒缝隙式浇注系统分配充型过程中合金的流量,局部厚大部位放置成形冷铁加快该部位的冷却速度,以控制铸造缺陷的产生。利用ProCast数值仿真软件对工艺进行仿真计算,成功预测了缺陷的产生位置,对工艺方案进行优化,包括倒角过渡、改变型砂使用等,并在优化方案的基础上浇注了舱体铸件,铸件质量良好,没有缩松、缩孔、裂纹等缺陷,符合相关技术要求。