硬态挤压型材下陷冷成形工艺研究及应用

针对铝合金硬态挤压型材类零件冷成形工艺制取下陷出现的塌边问题,通过分析挤压型材结构的特殊性,从材料自身金属性能结合下陷成形过程的应力应变分析查找原因,依据相应标准摸索解决挤压型材冷工艺制下陷塌边问题的工艺方法及模具结构的关键点,从而解决了硬态挤压型材类零件冷成形工艺制取下陷塌边问题。     

3种铝合金材料动态性能及其温度相关性对比研究

 对3种铝合金2024-T351、7050-T7451和LY12-CZ进行了温度在77～573 K的静、动态压缩（应变率10^-3～6 000/s）和拉伸（应变率10^-3～3 000/s）试验,分别得到了3种铝合金材料的应力 应变关系和失效应变。对比研究结果表明,随温度升高3种材料的塑性流动应力降低,应变率敏感性增加。最后基于Johnson-Cook模型,拟合了用以预测铝合金材料塑性流动应力的模型参数,其预测结果与试验结果吻合较好。     

冷挤压机载荷与缓冲参数关系的试验研究

 <正> 机械式冷挤压机在挤压过程中的冲击振动对模具和产品质量有严重影响。在工程上采取一些措施,但关于挤压载荷与缓冲参数关系,迄今未曾见到系统的报导。本文首先对挤压机缓冲装置工作时的动力过程作了系统的分析,建立了力学数学模型,进行了系统的计算,并在航空专用冷挤压机上作了系统的试验,测试了不同挤压材料、不同缓冲参数时挤压载荷、模具和机身应力的波形与数据。从而得出缓冲参数对挤压载荷的影响规律;缓冲参数对制件质量和挤压能消耗的影响趋势;缓冲参数间的相互制约关系等。发现了冲击载荷曲线前沿斜率对金属成形机器构件应变应力动态响应值有很大影响。     

飞机起落架内螺纹冷挤压成形过程的研究

利用高级非线性有限元软件ANSYS/LSDYNA,采用刚塑性有限元法对内螺纹冷挤压成形过程进行了模拟,得出了挤压成形过程中应力、应变的分布规律,全面地阐述了金属塑性成形有限元仿真技术.研究结果表明挤压时工件在扭矩的作用下,外表面产生压应变,内表面产生拉应变,应变自内向外逐渐增大,最外层达到最大值,大大提高挤压内螺纹件的抗拉强度和抗疲劳性能,对内螺纹冷挤压成形的工艺参数控制及塑性成形有限元仿真具有指导意义.     

杯-杆型复合挤压过程的数值模拟及其表面裂纹缺陷的预测

 采用刚塑性有限元法对杯－杆型复合挤压过程进行了数值模拟,分析了成形过程中的变形力及金属流动规律,根据计算得到的应力、应变场,运用韧性断裂准则,预测了复合挤压变形时产生的表面开裂缺陷。数值计算结果与实验结果相当吻合。     

贮箱顶盖应力松弛时效成形过程建模仿真与试验

基于2219铝合金的应力松弛时效宏微观统一本构方程,对其进行用户子程序二次开发,并编译到非线性有限元分析软件MSC. Marc,建立了2219铝合金贮箱顶盖应力松弛时效成形过程的仿真模型,分析了顶盖应力松弛时效成形过程的应力应变和力学性能演变规律;开展了基于回弹补偿分析的模具型面优化设计,确定了满足成形目标要求的模具型面,进行了2219铝合金贮箱顶盖应力松弛时效成形试验,并与仿真结果进行对比分析。结果表明:顶盖应力松弛时效成形试验结果与有限元仿真结果吻合较好,两者成形型面半径相对偏差0.22%,屈服强度相对偏差为3.13%;顶盖成形试验后的型面与目标型面半径的相对偏差为0.52%,力学性能满足目标设计要求。综上所述,所建立的有限元模型能够准确预测顶盖的应力松弛时效成形过程形性演变规律,可以用来指导2219铝合金贮箱顶盖应力松弛时效成形制造。     

铝镁钪合金舱体内旋成形有限元分析

采用有限元法对带内环向加强筋铝镁钪合金筒形件旋压成形进行了数值模拟,分析了坯料应力应变分布状态和工艺参数对成形的影响.结果表明,轴截面坯料主要处于轴向伸长、径向压缩状态,内表面坯料处于轴向伸长状态;减薄率和进给比对成形影响显著,模拟分析减薄率不宜大于50％,进给比为0.5～2.0mm/r较佳.     

GH4061合金涡轮球壳模锻成形工艺及微观组织分析

涡轮球壳作为液体火箭发动机的关键件,影响着火箭发射的成败。而采用传统自由锻工艺生产的涡轮球壳性能一直无法满足设计要求,基于此本文提出采用模锻工艺进行涡轮球壳成形,通过对GH4061微观组织及涡轮球壳成形过程仿真模拟,系统地研究了GH4061合金最佳成形温度及临界变形量参数规律和涡轮球壳成形过程的应变分布特点。结果表明：GH4061合金最佳成形温度为1 000 ℃,最佳变形量为20%～40%。涡轮球壳采用挤压模锻工艺生产,坯料在模具中充填完整,不存在缺肉、夹杂、裂纹等缺陷,端面平正,飞边分布均匀,各尺寸及性能满足锻件要求。成形过程中变形量最小的位置在涡轮球壳下端面,晶粒尺寸ASTM 5～6级。     

大型机翼整体壁板时效成形技术

 分析了单级时效、双/多级时效、振动时效以及应力位向效应等工艺措施和因素对铝合金机翼整体壁板材料时效成形特性的影响,得到以下结论：应采用双/多级时效处理,以提高成形后壁板材料的综合性能;应采用振动时效应力松弛,以加速应力松弛,降低回弹,并提高成形后壁板材料的抗疲劳性能;对时效过程中存在应力位向效应的铝合金,应设计合适的时间温度曲线与加载曲线,以避免壁板材料因应力位向效应产生各向异性,导致材料屈服强度降低。提出了大型机翼整体壁板时效成形的工艺流程,给出了成形过程中热压罐内的温度时间曲线和气压时间曲线;提出了成形工装的模块化、标准化与柔性化设计以及解决壁板时效成形回弹问题的有限元方法,并对中国研究发展大型机翼整体壁板时效成形技术提出了建议。     

快速凝固/粉末冶金工艺Al-Fe-Mo-Si基复合阻尼材料阻尼性能与机制

通过对材料动态力学性能的测试,研究了采用快速凝固/粉末冶金工艺制备的Al-Fe-Mo-Si基复合阻尼材料Al-Fe-Mo-Si/Zn-Al和Al-Fe-Mo-Si/Al/Zn Al的阻尼性能,并对其阻尼机制进行了讨论。结果表明:在20～250℃的温度范围内,两种材料的阻尼性能(Q-1)处于(0.5～3.1)×10-2之间,复合有较多Zn Al且挤压比较大的Al Fe Mo-Si/Zn-Al的阻尼性能要优于Al-Fe-Mo-Si/Al/Zn-Al。低温时由大挤压变形引入的高密度位错阻尼在材料内耗机制中占据主导地位,而在高温区界面阻尼的影响逐渐增加,同时由于热激活作用,位错阻尼随着温度的升高表现出不同的作用机制,二者共同决定着材料的内耗特性。     

TC4 钛合金框类零件热挤压数值模拟及工艺优化

为了获得TC4某框类零件热挤压成形工艺方案及其合适的工艺参数,利用有限元软件Msc/su-perforge对零件整体热挤压成形和分段热挤压成形两工艺方案进行数值模拟,得出:整体热挤压成形工艺所需挤压力过高,成形困难,不适合该零件;分段热挤压成形工艺所需挤压力低、成形状况良好适合该零件,并以初始挤压温度920℃、挤压速率3 mm/s为成形的合适条件。     

GH4169合金反挤压成形模具磨损

基于修正 Archard 磨损模型,采用数值模拟方法系统分析了 GH4169合金反挤压成形过程中各挤压工艺参数对模具磨损的影响规律。结果表明：在选取的参数范围内,挤压凸模最易产生磨损失效的区域为凸模圆角处,模具最大磨损深度随凸模圆角半径及坯料预热温度的增大而降低,随摩擦系数的增大而增大;当挤压速率小于100 mm ／s时,模具最大磨损深度随挤压速率的增大而减小,当挤压速率大于100mm ／s 时,模具最大磨损深度随挤压速率的增大先增大后减小。最佳工艺参数坯料预热温度1020℃,摩擦系数0．05,变形速率100mm ／s,模具预热温度300℃时模具磨损量最小,为9．28×10－3 mm。     

基于神经网络建立液态挤压成形管、棒材工艺参数知识库

 采用人工神经网络方法,将８１组实验数据用于神经网络的建模及检测,建立了液态挤压成形管、棒材工艺参数知识库,可以对该工艺的关键参数进行较为准确的预测,从而为推动该金属成形新工艺的实际应用奠定了基础。     

Metal flow hysteresis behavior and shape control strategy during porthole die extrusion of micro heat pipe

The shape control strategy of micro grooves is still unclear and challenging during the porthole die extrusion of grooved micro heat pipe (MHP). Through the simulation and experiment of porthole die extrusion of a MHP profile, the metal flow hysteresis behavior within micro features and the effect of ram speed and extrusion temperature on it and the resulting forming integrity was elucidated. Innovatively, Taguchi design and variance analysis (ANOVA) were introduced to determine their influence magnitude on the metal flow uniformity calculated by simulation results. The main findings are given below. The metal flow hysteresis derives from part feature size effect. The negligible friction-affected area during conventional extrusion severely slows down the metal flow within micro features during the MHP profile extrusion, which is due to the surge in the area ratio of the friction-affected area to the region in which it is located. Neither ram speed nor extrusion temperature can change the distribution of the friction-affected area. However, increasing ram speed multiplies the metal flow hysteresis and severely reduces the forming integrity, whereas extrusion temperature has little effect. Following this strategy, batch extrusion of the profile with micro-grooved width of 0.27 ± 0.02 mm was achieved in industrialized conditions.     

圆棒热挤压过程研究

用抛物面速度场,对圆棒热挤压过程进行上限分析。经理论计算和有关试验数据比较,所求得的挤压力具有足够高的精度;并利用所建立的数学模型对挤压过程死区、最佳模角和挤压力进行了系统地研究。     

基于声音信号的冷挤压内螺纹加工状态研究

基于声音信号对冷挤压内螺纹加工状态进行研究,为内螺纹冷挤压成形过程在线监测提供依据。试验分析结果表明:冷挤压内螺纹加工状态不同,成形过程中机床声音信号变化较为剧烈;丝锥处于均匀磨损状态时,机床声音信号频率主要分布在300~1000Hz之间,且主频分布稳定;丝锥处于严重磨损状态时,机床声音信号能量及主频分布变化均较为明显。成形过程机床声音信号能量在初始阶段有一个下降过程,并随之趋向平稳;但随着丝锥磨损量的进一步增大,机床声音信号能量呈现逐渐上升趋势;且随着丝锥磨损的加剧,机床声音信号中高频部分能量占总能量的比例将越来越高。     

工艺参数对铝合金摩擦挤压增材组织及性能的影响

采用6061-T651铝合金圆棒进行摩擦挤压增材制造(friction extrusion additive manufacturing,FEAM)工艺实验研究,探讨和分析不同主轴转速对单道双层增材试样的增材成形、组织特征和力学性能的影响规律。结果表明:对给定横向移动速度300 mm/min,采用主轴转速为600 r/min和800 r/min均能获得完全致密无任何内部缺陷、厚度分别为2 mm和4 mm的单道双层增材试样,增材整体由细小等轴晶粒组成,增材层间实现冶金连接;800 r/min下工具轴肩的摩擦挤压作用降低,增材层间结合界面呈平直状,塑化金属流动不充分,沉积层宽度较窄、表面成形更粗糙;600 r/min下结合界面经历的塑性变形和热循环更为显著,晶粒细化至6.0μm,但增材界面区软化程度较严重,硬度仅为增材棒料母材的52.7%~56.2%,而800 r/min下界面区的硬度能够达到母材的56.0%~61.3%;在600 r/min和800 r/min下,增材试样均具有优良的综合力学性能,抗拉强度分别达到增材棒料母材6061-T651的66%和70%,而断后伸长率明显较高,分别为母材的212%和169%;与目前其他增材工艺力学性能比较均具有明显的优势。     

挤压工艺对镁合金组织性能的影响

介绍了ＭＢ１５镁合金棒材和型材的挤压成形工艺，以及不同挤压成形工艺生产的棒材，型材的组织及性能情况。论述了一次和二次压成形工艺对镁合金棒材和型材的组织、性能的影响。     

超塑成形/扩散连接止焊剂涂敷工艺优化

为实现钛合金超塑成形/扩散连接组合工艺零件精准制造,进行止焊剂涂敷工艺优化研究。传统止焊剂手工涂敷工艺涂敷质量差、精准度低,成形后扩散连接过渡区超标,零件表面阶差、缩沟问题经常出现。为实现止焊剂精准、快速涂敷,提出了对钛合金超塑成形/扩散连接成形前板料自动敷膜、激光刻形及止焊剂自动涂敷的新工艺思路。通过自动化手段,形成了一个较为优化的止焊剂涂敷工艺手段,止焊剂涂层厚度实现0.1mm精准可控,同时通过试验验证,以5x10-2/s~5 x10-4/s应变速率成功成形出满足要求的零件。