铝合金超塑性成形技术

铝合金的超塑性是指铝合金在特定的条件下,表现出异常高的延伸率和很低的流动应力。根据试验。国产铝合金LD5和LY12其超塑性温度分别为495°±5℃和480°±5℃,延伸率可达127％和240％,流动应力只有1～2公斤/毫米~2。这种情况给金属形成带来很大的好处,使复杂形状的零件成形有了可能,可使成形压力大大降低,可以用小吨位的设备成形较大尺寸的零件。图1为铝合金棒料经超塑性一次挤压而成的零件。     

超塑性成型工艺优化策略

超塑性能在较低应变速率下得到较大变形量,超塑性成型工艺在航空航天领域多用于制造铝合金零件,一般采用气压在高温下实现。为达到最佳成型效果,对其工艺的优化必不可少。对超塑性及其成型工艺做一简介,介绍了采用数值模拟和实验验证提出的超塑性成型工艺优化策略。提出对超塑性成型工艺的优化按单参数优化和多参数优化分类,并给出了相应分类的优化策略,着重给出了成型时间优化中的气压控制和控制空间搜索策略及零件厚度优化,指出了后续研究的方向。     

7B04铝合金厚板蠕变时效成形有限元分析

蠕变时效成形是一种针对制造大型飞机整体壁板零件而开发的成形工艺.该工艺基于材料在适当温度下能同时进行人工时效和蠕变,从而引发应力松弛,使得成形后零件的力学性能好且生产成本低.根据试验数据确定了铝合金材料蠕变本构方程中的材料常数,并应用商业化有限元软件ABAQUS分析了7B04铝合金厚板的弯曲蠕变过程及回弹效应.     

复杂异形截面薄壁环形件动模液压成形研究

 液压成形技术是成形薄壁零件的一种有效的解决方法。针对具有异形截面结构的某型发动机高温合金薄壁环形件,提出了液压成形结合动模轴向加载的复合成形方法,依据塑性力学方法和增量理论对成形过程进行了应力应变特征分析,并建立了有限元模型。基于有限元模拟和工艺试验,研究了筒坯成形区高度和型腔液压加载路径等关键工艺参数对零件成形结果的影响,探讨了成形过程中壁厚过度减薄、材料堆积"折叠"、形状不对称等失效形式,提出了优化的工艺参数。结果表明,提出的工艺方法可实现复杂异形截面薄壁环形件的整体精确成形,采用优化的筒坯成形区高度和液压加载路径可获得壁厚分布均匀、成形质量较好的零件。     

复杂薄壁件多道次充液复合成形及变形量确定

针对大拉深比、阶梯锥形的航空发动机隔热罩薄壁件,基于塑性力学方法分析了其充液拉深的变形规律,并在此基础上提出了多道次充液复合成形方法,设计了等裕量函数法以快速、合理地确定各道次变形量的分配。通过数值模拟和工艺试验,研究了关键变形量——预成形高度对成形结果的影响规律,探讨了成形过程中起皱、破裂的失效形式。结果表明,提出的工艺方法可实现复杂薄壁隔热罩构件的整体精确成形,选择适当的预成形高度可获得壁厚均匀、成形质量较好的零件。     

铝合金热冲压过程数值模拟分析

铝合金热冲压工艺可用于一次性成形形状复杂的零件.本文以热冲压某铝合金大尺寸板件为例,利用数值模拟软件研究了热冲压过程中的应力、应变和厚度分布变化情况.冲压过程中,极限应力应变值由凸模圆角处转移到零件侧壁区.冲压成形后,厚度最小值也在侧壁区附件,与应力应变分布具有较高的一致性.从而对铝合金热冲压工艺有更深入的了解,为该工艺的研究和应用提供一定的理论参考.     

1420铝锂合金典型构件超塑成形研究

采用超塑成形工艺制备了1420铝锂合金盒形结构试验件.通过有限元模拟及微观组织观察,分析了温度对1420铝锂合金超塑性的影响,超塑成形后试验件的壁厚分布及材料的超塑成形断裂机制.结果表明:有限元模拟能够很好地预测超塑成形后试验件的壁厚分布;当成形温度为520℃时,1420铝锂合金表现出良好的超塑性变形能力;在超塑成形过程中,随着变形量的增加,材料内部空洞的交连和聚合是导致1420铝锂合金最终破坏的主要机制.     

宇航器材料与超塑性成形

超塑性成形是金属及其合金在超塑温度下,在具有极高的延伸率和高应变速率敏感性的细晶粒组织的条件下,用极低的压力就能成形出比用一般挤压、拉延更为复杂形状的零件的方法。金属及其合金在超塑成形过程中所以能承受极大的拉应变而无局部缩颈、变细和破坏,是因为它在超塑性变形时晶粒的应变很小或根本不产生应变。成形件的形状变化的表现形式为晶界滑移和晶粒滚动。因此,超塑成形是目前钣金技术中较先进的工艺方法。     

美国钛合金超塑性成形/扩散连接工艺简介

钛合金是世界上公认的难加工材料,但是利用超塑性成形/扩散连接工艺(SPF/DB)可以制作出用焊接、铆接工艺方法难于制作的复杂的钛合金飞机部件,并且使部件一体化、轻量化,成本降低。美国的飞机制造商于七十年代初期开始研究钛合金的超塑性成形工艺(SPF),他们在899～927℃的高温和变形速率为10~(_4)厘米/厘米·秒的条件下,使钛合金的延伸率达到600～1000％,试件成形过程就象塑料板真空成形一样,在不发生缩颈和断裂的情况下进行均匀的复杂变形。目前,美国已在四个机种上采用Ti-6Al-4V超塑性成形(SPF)零件,数量达到256     

3.4377铝合金典型零件拉深成形

对3.4377铝合金材料典型零件的成形过程进行了分析。分析拉深成形原理,介绍了零件的特点,对零件成形时的应力应变情况进行了分析,详细介绍了所选零件的加工工艺流程,进行了该零件拉深成形的工艺参数计算和选择,确定了零件成形的模具结构以及拉深成形次数和每次拉深成形的深度,进行了工艺试验,确定了合适的成形过程参数,并对成形过程中所遇到的问题进行了分析研究,为以后该类材料的拉深成形提供了借鉴。     

异型截面铝合金管件内高压成形

对空心异型截面弯曲轴线铝合金零件内高压成形进行了工艺实验与数值模拟.采用压弯与内高压成形的工艺步骤成形零件,测量了成形零件典型截面的尺寸与壁厚分布,通过数值模拟分析了变形过程中的等效应力与壁厚分布.经检测成形零件外形尺寸与壁厚均符合设计要求,但典型截面壁厚分布不均匀.     

超塑性的最新研究开发

日本名古屋工业技术研究所的马渊守等人阐述了超塑性的一般特征、高速超塑性的最新研究进展及在航空航天器构件上的应用实例。超塑性对于多晶材料来说,应变依存于高应变速率,不产生缩颈而能延伸百分之几百。具有大延伸率、大应变速率敏感性指数和小流变应力的超塑性材料能够进行超塑整体成形,故对飞机构件成形很有效。能够采用超塑气压胀形成形出形状复杂的零件,如涡轮零件,壁板以及蜂窝结构等超塑性的最新研究开发     

陶瓷基层状复合材料超塑成形数值模拟与实验研究

为研究陶瓷基层状复合材料的超塑性能,对其超塑拉深成形过程进行了有限元模拟。结果表明,由超塑性能差异较大的不同陶瓷材料构成的层状复合材料的应力应变状态明显优于相应单一陶瓷材料,因此,很有可能具有优异的超塑性。采用流延制膜和热压烧结工艺制备了Al2O3/3Y-TZP层状复合材料,通过高温拉深实验对该材料进行了超塑成形性能研究。实验表明,当采用合适的应变速率和变形温度时,Al2O3/3Y-TZP层状复合材料具有优良的超塑性能,从而证实了有限元模拟的结论。     

2219铝合金热变形行为对精密旋压成形的影响

采用Gleeble-3500热力模拟试验机对2219铝合金进行物理模拟。通过应力-应变曲线和金相组织观察研究了2219铝合金的高温塑性流变行为及其对合金旋压变形的影响。结果显示:2219铝合金在高温塑性变形过程中的流变应力主要受变形温度和应变速率的影响,变形量对其影响不明显;随着变形温度的提高或应变速率的降低,应力-应变曲线中的峰值应力和稳态流变应力均呈现下降的趋势。另外,采用"Gleeble"物理模拟+工艺试验的研制路线有助于实现2219铝合金大型结构件旋压成形的"控形",基于热模拟结果设计特征旋压温度(300～350℃)、进给比(0.6～1.5 mm/r)、变形量(30%)对2219铝板进行旋压变形,可获得内、外表面质量均良好的大型铝合金壳体,其壁厚差0.2 mm,且壳体内型面与理论型面样板单边间隙0.1 mm。     

基于原位拉伸测定GTN损伤模型参数的5052铝合金成形极限应力图研究(英文)

传统成形极限图(FLD)由第一主应变与第二主应变的比值构成。但FLD依赖于成形历史和应变路径。因此,本文采用成形极限应力图(FLSD)来预测铝合金5052-O1(AA5052-O1)的成形极限。将修订的Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)塑性势模型用来模拟Nakazima凸模胀形实验。采用带扫描电镜(SEM)的原位拉伸试验观察记录损伤演化过程以确定GTN模型中的材料参数。通过计算AA5052-O1三个损伤阶段的孔洞分数获得GTN模型参数。根据实验结果,原生孔洞体积分数、最大形核孔洞体积分数、临界孔洞体积分数,最终断裂孔洞体积分数分别为0.002918,0.0249,0.030103,0.04854。在断裂前最后一个载荷步获得的应力应变值用来绘制AA5052-O1的FLSD和FLD。与Nakazima凸模胀形试验和单轴拉伸试验结果相比较,预测结果与试验结果较为吻合。由原位拉伸试验确定的模型参数可用于研究韧性金属的成形极限。     

低温热成形工艺在国产铝合金上的应用探讨

直升机铝合金零件的加工工艺,对于高强度、难成形的材料可采用高温热成形方法,拟改善淬火强化后直接成形材料的加工工艺,介绍了不改变材料内部组织结构的低温热成形工艺以及在国产铝合金LC4中的应用。该加工工艺可在淬火时效后的硬状态直接成形,避免了淬火变形后的校形工序,对国产铝合金零件成形有较大的实用价值。     

大型钛合金超塑成形/扩散连接整体壁板制造技术

钛合金超塑成形/扩散焊接技术,从替代分离式的铆接零件,发展到组合的整体部件,完全体现了钛合金超塑成形/扩散焊接技术于传统制造工艺相比的优点,结构质量轻、整体性好、成形质量高、制造周期短等。超塑成形/扩散连接技术应用于研制飞机、发动机构件,可获得减重10%～50%,降低成本30%～60%的显著技术、经济效益,同时提高设计自由度及构件的整体性能,可替代现有钛合金壁板焊接、铆接、螺接生产工艺。但对大型钛合金超塑成形/扩散焊接整体零件研制,在国内还是首次,如果采用超塑成形/扩散焊接工艺,一次整体成形大型超塑成形壁板,效果将更为显著。采用超塑性好的双相钛合金材料,可使成形的壁板使用性能有较大提高,主要是因为双相合金刚强度比值更高,各种工艺因素对其性能影响较小,氢脆倾向低、耐疲劳、可取消真空稳定热处理工艺,是制造工艺环节中,工艺路线最短的工艺方案。     

30CrMnSiA钢连接座超塑性等温精锻技术的研究

 <正> 超塑性等温锻造作为新工艺自70年代以来,已在航空航天、机械电子、轻工行业等得到推广应用。长时间内,国内主要在钛合金、铝合金等工业材料上开展了成形研究和应用。本文则对高强度30CrMnSiA钢连接座件进行了超塑性等温成形工艺试验,并在钢的超细化预处理和变形中组织结构变化等研究的基础上进行成形工艺的研究。     

电连接器壳体冷挤压成形技术

冷挤压成形技术是指在室温条件下 ,由模具借助锻压机械的压力 ,将金属坯料压制成所需形状的工艺技术 ,是一种少切削、无切削加工工艺。采用冷挤压技术成形金属零件 ,与传统的机械切削方法或铸造法相比 ,具有节省原材料、降低能源消耗、提高生产效率、提高零件的几何精度、提高强度和刚度、可加工形状复杂的异形零件等优点。本成果经过多年试验 ,已成功地把冷挤压成形技术应用到电连接器的铝合金壳体的生产中 ,制造出多种圆形、矩形电连接器的铝合金壳体零件。采用本项技术制造的铝合金壳体壁薄质轻比强高 ,形状复杂质量好。最小壁厚可达 0 .…     

复杂曲面导管成形技术研究

复杂曲面管类钣金件作为航空发动机的重要单件,由于其形状复杂且同时具有壁薄、直径小、需与另一钣金件的某部位相配合等特征,加工及外观质量很难保证。本文对复杂曲面导管进行了工艺分析,同时分析了其复杂曲面、小直径凸缘成形的工艺难点。分别从回弹量及尺寸控制、缺陷特征及模具修理、冲压前的零件表面保护3个方面,对复杂曲面的冲压成形控制进行研究,提出了一套复杂曲面的冲压成形控制方法。此外,还提出了一套"能有效改进小直径凸缘轧波成型后的各种缺陷及尺寸超差情况"的校正方法。分析得出"该类复杂曲面和小直径凸缘钣金件成形控制"的一般规律,为后续同类型零件的成形研究打下基础。