工艺参数对AZ31B镁合金单点渐进翻边精度的影响

目的以AZ31B镁合金板为研究对象,研究初始成形角、工具直径、成形温度及层间距对单点渐进圆孔翻边精度的影响规律。方法使用有限元软件对2 mm厚的镁合金板材进行数值模拟,通过计算翻边直壁处的平均回弹量,得出不同工艺参数对单点渐进圆孔翻边直壁轮廓的影响规律。通过正交实验分析了交互作用下工艺参数对圆孔翻边直壁处平均回弹量的影响,通过极差分析确定了最优工艺参数组合,并通过实验对所得结果进行了验证。结果随着初始成形角的增大、工具直径的增大、成形温度的升高及层间距的减小,圆孔翻边制件直壁处的成形精度提高,各因素按影响程度由大到小的顺序依次为:成形温度、初始成形角、工具直径和层间距。成形精度最高的工艺参数组合如下:初始成形角为30°、工具直径为10 mm、成形温度为275℃、层间距为0.5 mm。结论采用仿真模型模拟单点渐进圆孔翻边过程具有较高的准确性,使用优化后的工艺参数得到翻边零件直壁区域的最小厚度以及平均回弹量与仿真结果误差均在3%以内,升高温度可以明显提高单点渐进圆孔翻边的制件精度。

通过不同热挤压方式制备具有较优强塑性组合的新型Mg-5Sn-2Al-1Zn合金

制备新型Mg-5Sn-2Al-1Zn(TAZ521)合金。为提高合金的强度与塑性,采用正挤压(DE)和挤压-剪切(ES)两种工艺对该合金进行变形处理。通过XRD、SEM、TEM、EBSD和拉伸试验等方法研究均匀态和挤压态合金的显微组织演变、织构演变及强化机制。结果表明,正挤压态合金的力学性能得到改善;然而,合金表现出由粗晶和细小动态再结晶(DRXed)晶粒组成的双峰组织。经过挤压-剪切变形后的合金组织变得更加均匀,并且实现更好的强韧性结合,变形后合金的屈服强度(YS)、极限抗拉强度(UTS)和伸长率(EL)分别达到212 MPa、303 MPa和21.7%。晶粒细化和Mg2Sn析出物的钉扎效应对强度的提高起到重要作用,此外,延展性的提高归因于基面纤维织构的弱化和非基面滑移系的激活。

机器学习辅助高强铝合金挤压力和制品出模口温度快速预测与调控

挤压力和挤压制品出模口温度是影响铝合金挤压成本和制品质量的关键参数.本文基于有限元数值模拟数据,采用人工神经网络建模,研究了不同挤压工艺参数(坯料温度、工模具温度、挤压速度)下高强铝合金挤压力和制品出模口温度的变化规律,实现了挤压力-挤压行程曲线和制品出模口温度-挤压行程曲线的准确预测,预测误差分别为2.84%和1.30%.采用支持向量回归算法和输入变量筛选,实现了挤压过程峰值挤压力、制品出模口最高温度和最低温度的准确预测,预测误差分别为0.82%、1.18%和1.88%.基于上述预测模型,可在给定制品出模口目标温度时,采用遗传算法快速确定合适的挤压工艺参数,或者在坯料和工模具温度发生波动时快速确定合适的挤压速度.

基于故障树反演的复合材料成形生产线故障诊断

复合材料成形装备生产线因其复杂性和高度集成性,故障的产生可能涉及多个环节和因素,因此需要一种系统性的方法来准确地分析和定位故障源。本文梳理了复合材料产品制造过程中可能出现的故障类型和影响因素,构建了一个全面的复合材料成形装备产线故障树,借助故障树反演技术,将实际故障事件映射到故障树上,通过逆向推导,得出可能导致这些故障事件的基本故障事件,该方法在提高生产质量、降低故障风险方面具有重要意义,为复合材料制造领域的技术改进和创新提供了有力支持。

脉冲电流对6061T6铝合金流动摩擦挤压成形微观组织的影响

通过在流动摩擦挤压成形过程中施加脉冲电流,研究了脉冲电流对6061T6铝合金流动摩擦挤压成形性能的影响,同时,借助EBSD和TEM研究了脉冲电流对变形区材料组织演变的影响规律。结果表明:脉冲电流降低了材料的变形抗力,提高了材料的流动性,在下行速度0.6 mm·min^(-1)、转速950 r·min^(-1)以及下压量3 mm条件下,施加3800 A的脉冲电流可使6061T6铝合金的流动摩擦挤压成形高度从15 mm提高到20 mm。脉冲电流的施加促进了变形过程中再结晶的发生,细化了不同变形区的组织,并提高了变形区大角度晶界的比例;流动摩擦挤压成形后材料内部存在大量的线性位错、网状位错以及由位错攀移形成的位错墙;施加脉冲电流后,材料在搅拌力和挤压力的复合作用下发生大塑性变形,晶粒破碎,形成大量的纳米晶。

轨道交通用6005A合金复杂断面生产工艺

挤压宽展比、宽厚比和壁厚差较大的型材多采用搅拌摩擦焊方式焊接,这对型材之间的对接焊间隙提出严格的要求,导致型材的生产难度较大。从模具结构、挤压工艺,尤其是在线淬火工艺方面解决壁厚差较大型材的生产难点,改善型材的整体侧弯问题。对型材部分位置的侧弯情况进行统计,明确侧弯典型位置,在定尺锯切环节进行避让,保证复杂截面型材的顺利供货。

不同Mg/Li比对粉末冶金Al-Mg-Li合金显微组织及力学性能的影响

采用粉末冶金工艺和热挤压方法制备了Al-Mg-Li合金,并通过金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和拉伸试验机对合金的微观组织、断口形貌和力学性能进行了分析。研究了不同Mg/Li比(1.3、1.8、2.5)对合金在烧结态、挤压态和T6热处理态下的微观组织和力学性能的影响。结果显示,随着Mg/Li比的增加,烧结态合金的相对密度增加,表明Mg元素对烧结过程具有促进作用。对于挤压态Al-Mg-Li合金,随着Mg/Li比的增加,合金中含Mg的析出相逐渐增多,并聚集在晶界附近,力学性能得到了很大提高,抗拉强度由285 MPa增加至407 MPa。经T6热处理后,Al-Mg-Li合金的第二相主要由δ′相和T相组成,其中δ′相是主要的强化相,均匀分布在铝基体中,而T相在晶界处呈链状分布。研究表明,提高Mg/Li比可以提高Al-Mg-Li合金的抗拉强度和屈服强度,但延伸率可能会有所下降。T6热处理后Al-5Mg-2Li合金可达到抗拉强度532 MPa、屈服强度473 MPa、延伸率4.5%。

添加Ga对挤压态TAZ811-1Ca合金组织和力学性能的影响

以挤压态TAZ811-1Ca合金为对象,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、室温拉伸试验等研究了不同含量Ga(1wt%、3wt%)的添加对合金组织和性能的影响。研究表明:添加Ga元素可以细化TAZ811-1Ca合金晶粒,且随着Ga含量增大细化效果增强。此外,Ga元素可以固溶于α-Mg基体产生固溶强化,并且促进挤压过程中纳米尺寸Mg_(2)Sn相的动态析出,从而提高合金的力学性能。当Ga含量为3wt%时,挤压态合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率达到最佳值,分别为316.5 MPa、210 MPa和20.71%。

汽车贯穿式尾灯高度影响因素分析

汽车贯穿式尾灯设计已成为汽车主流设计之一,尾灯高度的大小直接影响车灯造型、尾灯支架结构及尾灯支架的连接工艺,进而影响可制造性及制造成本。文章在介绍汽车贯穿式尾灯的基础上,分析了影响贯穿式尾灯高度的相关因素,讨论了钣金造型设计、尾灯发光区域设计、尾门钣金结构设计、尾门钣金连接工艺等方面对贯穿式尾灯高度的影响,并分析其对整车成本的影响情况,为汽车贯穿式尾灯造型设计提供参考。

TC11钛合金压气机盘等温锻造过程数值模拟研究

基于DEFORM-3D有限元软件,研究TC11钛合金压气机盘等温锻造过程。结果表明:随变形温度增加,模具载荷越小,锻件等效应力越小,等效应变分布更均匀;变形速度越大,模具载荷越大,等效应力也越大,锻件等效应变逐渐增加,变形越不均匀;摩擦因子对等效应变场、等效应力场影响较小,摩擦因子越小,变形抗力越小;随着变形速度的降低,锻件内部组织发生了动态再结晶,适当变形速度可细化晶粒尺寸。

基于人工神经网络的7075高强铝合金反向挤压工艺构建及优化控制策略

基于7075铝合金工业生产的反向等温挤压流程,通过有限元模拟和人工神经网络相互结合建立了数字工艺优化模型。首先,模拟了7075铝合金的反向挤压过程,模拟与试验的载荷误差不超过6.5%。随后对216组不同反向挤压工艺流程进行了数字建模,获得了挤压控制工艺、型材出口温度与成品性能的映射关系。将生成的反向等温挤压数据集用于构建反向传播神经网络。结果表明,该人工神经网络能精确预测反向挤压工艺参数与材料性能的关系,预测平均误差为0.83%,在此基础上建立了三维挤压成形极限图,为快速反向等温挤压质量控制提供了依据。

挤压工艺对冷锻用6061合金棒材组织的影响

本文采用热挤压、冷锻造及高低倍观察等方式研究了合金成分、挤压温度及挤压速度对冷锻毛坯组织的影响。结果表明:合金中添加Cr和Mn合金元素能显著改善挤出棒材的内部晶粒组织形貌;采用高温高速的挤压工艺可以使低Cr和Mn合金挤出棒材整个截面呈完全细晶状态,满足了冷锻工艺对原材料品质的需求,同时也大幅提升了挤压生产效率,是最经济、有效的工业化生产方案。

高浮雕银章热压材料本构模型及成形特性研究

随着纪念币成形向高浮雕、大变形方向的发展,传统的通过冷加工方法的纪念币挤压成形已无法满足大变形的成形要求,为了解决高浮雕银章成形困难的问题,研究了热加工条件下的银章成形特性.通过Gleeble3500单向压缩试验对25~600℃的银材料热流动行为进行研究,结合有限元仿真软件研究材料的成形性能与热压工艺,随后开展了高浮雕银章热压试验.通过Gleeble3500试验确定了银材料的热压金属流动行为,在25℃时存在明显的加工硬化现象,而高温时回复再结晶软化机制占据主导地位.利用Johnson-Cook本构方程实现了对应力-应变曲线的分温度区间描述.依据拟合的Johnson-Cook本构模型开展25~600℃纯银板坯杯突有限元仿真,研究温度、摩擦系数和冲压速度对板坯成形的影响.采用杯突值(IE)来衡量材料的变形能力,结果表明高温、低摩擦、低冲压速度时,材料拥有更大的IE值.当温度从25℃增大到600℃时,IE值随之增大了94.7%.在同一温度下,当冲压速度从3 mm/min增大到12 mm/min、摩擦系数从0增大到0.100时,IE值均减小,减小幅度在10.9%以内.开展的高浮雕银章热压试验也验证了热压成形特性,在温度高时浮雕的填充效果更好.600℃时银章的浮雕填充饱满,而25℃和300℃分别出现了饼坯开裂和压印不足的缺陷.高浮雕银章的热压结果表明了热加工条件下银章的成形特性优于冷加工成形,本研究工作可为高浮雕银章的热压成形理论及应用技术的发展奠定基础.

钢/铝薄板热无铆连接接头力学性能研究

目的针对目前车用高强钢和高强度铝合金板料在无铆连接工艺上出现的成形接头效果不佳及接头强度难以满足实际工况等问题,提出一种钢/铝异种材料热无铆塑性连接工艺,以有效提高22MnB5高强钢与7050铝合金铆接接头性能。方法通过软件Abaqus建立钢/铝异种材料无铆塑性连接有限元模型,对塑性连接接头尺寸特性进行分析;进一步通过仿真分析研究高强钢初始铆接温度对接头截面颈厚与自锁值的影响,并采用拉伸试验研究铝板在不同初始温度下及成形接头在不同冷却方式下对无铆塑性连接接头性能的影响。结果将有限元仿真分析结果与试验的金相图进行了对比研究,得出二者成形接头的尺寸基本吻合,并产生了有效的机械自锁,证明了仿真模型的准确性。随后,经仿真分析确定,钢加热至700℃时,接头颈厚值与自锁值均最大,分别为0.402、0.357 mm,该成形温度下接头特征尺寸最佳。最后,通过试验分析发现,常温铆接、阀冷、室冷、水冷的拉力峰值分别为2.0763、5.3140、2.4111、2.0240 kN。由此可得,热处理后接头的抗剪切强度较常温铆接提高了28.5%,在3种冷却方式处理下,阀冷的接头强度最佳,水冷的接头强度最差。结论通过对比分析,确定了22MnB5钢加热至700℃且铝仅经热传导并采用阀冷时进行无铆塑性连接的接头强度最佳。

32寸铜镍合金高颈法兰热挤压成形工艺研究

32寸铜镍合金高颈法兰高度高、底盘大,采用传统锻造后成形工艺材料利用率低;通过分析32寸高颈法兰结构特点,首次提出采用局部镦粗挤压的工艺成形方法,并利用有限元分析软件对法兰成形过程进行了模拟分析,验证了高法兰局部镦粗挤压的可行性;设计配套模具进行试验验证,完成了32寸高颈法兰的试制;大大降低了产品的生产成本,提高材料利用率。

变形温度对复合挤压ZK60镁合金组织与性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、万能试验机等研究了变形温度对复合挤压ZK60镁合金组织与力学性能的影响。结果表明:经过不同温度复合挤压的ZK60镁合金晶粒细化,显微硬度、强度与塑性提高,拉压不对称改善。随着变形温度的下降,晶粒细化越明显,硬度值越高。200℃挤压试样的动态再结晶比较充分,晶粒细小,平均显微硬度达到77.8 HV,压缩屈服强度达到250 MPa,比挤压前分别提高20.6%与82.5%。250℃挤压试样的拉伸屈服强度为230 MPa,断后伸长率21.8%,比挤压前分别提高21.1%与24.6%。研究表明,复合挤压是一种有效提升镁合金性能的技术。

铝合金变径型涡旋体零件流动控制成形分流线分布

为了研究铝合金变径型涡旋体零的件筒壁区对变径涡旋体区金属流动及微观组织和力学性能的影响规律,以涡旋体区高宽比最小为3.9的含筒壁区和未含筒壁区的静盘和动盘为研究对象,利用Deform-3D软件进行流动控制成形过程有限元模拟并开展物理实验验证,分析了筒壁区对金属流动分流线分布的影响,研究了分流线周围的应变和应力分布及特征区的微观组织和力学性能。结果表明,未含筒壁区的动盘相邻筋中间分布分流线。由于筒壁区存在,凸模行程为0%~80%时,含筒壁区的静盘相邻筋中间未出现多条分流线。凸模行程大于80%时,含筒壁区的静盘与涡旋体间腹板金属开始充填涡旋体型腔并出现分流线,且分流线偏向于涡旋体型腔侧。靠近分流线侧涡旋体圆角处金属流线分布紧密,等效应力、等效应变和温升值最大。

大型复杂薄壁铝合金空心型材挤压成形工艺

目的解决大型复杂薄壁铝合金空心型材挤压过程中材料流速均匀性控制难,以及模具局部应力集中导致模具寿命低、挤压型材尺寸稳定性差的问题。方法采用有限元模拟方法对此类典型型材挤压过程进行仿真分析,根据仿真结果中型材出口材料流速分布情况,通过调控不同部位材料流入量及材料流动阻力,并以型材出口流速差和流速均方差(SDV)作为衡量挤压过程中材料流速均匀性的指标,逐步迭代优化模具结构以提高材料流动均匀性;根据仿真结果中挤压模具应力分布情况,以模具最高应力作为衡量模具强度的指标,逐步迭代优化模具结构以减小模具应力。结果通过迭代仿真依次优化模具工作带长度、分流孔尺寸、阻流块高度等参数,最终型材出口流速差由25.07 mm/s降至2.72 mm/s,流速均方差由9.84 mm/s降至0.72 mm/s;通过迭代仿真优化焊合角度,最终模具最高应力由945 MPa降至863 MPa。采用基于有限元仿真优化结构的挤压模具成功制备了合格的铝合金型材样件,挤压试验结果与数值模拟结果吻合。结论通过优化模具工作带长度、分流孔尺寸及阻流块高度,调控不同部位材料流入量及材料流动阻力,能够有效解决大型复杂薄壁铝合金空心型材挤压流速均匀性差的问题;通过优化模具焊合角度,能够显著降低模具局部应力集中。

热挤压WE43镁合金的高温断裂行为研究

采用Gleeble-3800热模拟试验机在350℃以0.001 s^(-1)、0.01 s^(-1)、0.1 s^(-1)和1 s^(-1)的应变速率对热挤压WE43镁合金进行了拉伸试验随后氩气淬火。拉伸试验后采用光学显微镜和扫描电子显微镜检测了试样的显微组织和断口形貌。结果表明:WE43镁合金在350℃已发生再结晶,以这四种应变速率拉伸试验的WE43合金的真应力-真应变曲线均为典型的动态再结晶曲线;以0.01~1 s^(-1)的应变速率拉伸试验的WE43合金的流变应力对应变速率变化不敏感,而以0.001~0.01 s^(-1)的应变速率拉伸试验的WE43合金的流变应力对应变速率的变化较敏感;以0.01 s^(-1)的应变速率拉伸试验时WE43合金的塑性最好,应变达0.385;以1 s^(-1)的应变速率拉伸试验时试样为准解理断裂,而以0.001~1 s^(-1)的应变速率拉伸试验时试样为韧性断裂;第二相粒子对WE43镁合金的高温断裂行为有显著影响。

基于数值模拟和实验的Mg/Al复合管材成形工艺研究

目的为了实现Mg/Al双金属管材的良好成形,提出了一种新方法,即将直接挤压和扩径剪切变形工艺相结合来制备具有良好性能的Mg/Al双金属管材,并探究挤压温度对Mg/Al复合管材成形过程的影响。方法采用DEFORM-3D有限元软件对Mg/Al双金属管材成形过程进行模拟,以定量分析不同挤压温度对生产的复合管材的影响,并结合模拟结果了解共挤过程中铝和镁合金之间发生的材料流动和冶金反应特点。对挤出管材进行微观组织和力学实验表征。结果仿真结果表明,由于材料特性的差异,挤压温度对挤压双金属结合性能的影响体现在多个方面,如挤压过程中原子扩散能、流动应力差异等。硬度测试结果表明,合理控制挤压温度可以在减小结合层厚度的同时提升基体材料的硬度。结论由直接挤压-扩径剪切变形(DEES)工艺制备的Mg/Al双金属复合管材结合良好,结合界面无缺陷和裂纹。结合层厚度在390℃时最低,在420℃时最高,当挤压温度为390℃时,基材的硬度最高,应该合理控制挤压温度以获得更优性能的复合管材。DESS工艺可以有效细化晶粒,最终形成均匀细小的等轴晶。