基于混晶评价的大锻件热锻晶粒组织演变

以大型锻件超超临界转子用12%Cr耐热钢为研究对象,采用拔长实验和数值模拟相结合的方式,探究了大锻件热锻过程晶粒组织演变情况。研究表明:热锻后坯料横截面晶粒不均匀性受锻造温度、锻比以及上模压下速度综合影响,小锻比和较低锻造温度与大锻比和较高锻造温度均可改善晶粒不均匀性。基于此,通过拟合得到了12%Cr耐热钢热锻过程坯料横截面晶粒不均匀性与锻造工艺参数之间的量化关系模型;针对大锻件“因大而生”的混晶问题,在现有混晶评价方法的基础上,提出了一种普适性更好的混晶评价方法,即采用统计学方法划分各小组,以每小组晶粒弦长和占总弦长的频率为基础,分别确定大、小晶粒分界组进行评价,对比拔长实验后的混晶组织演变规律验证了该方法的优越性。

6061铝合金自润滑热锻条件下工件和模具摩擦磨损特性

基于热锻条件,使用销-盘摩擦设备对6061热锻铝合金和H13钢基自润滑模具材料进行了高温对磨实验,通过电子探针和能谱仪分析了不同工况下工件和模具的磨损机理。结果表明,随着载荷的增加,工件和模具之间的摩擦因数与磨损率先降低后升高;随着转速的增加,工件和模具之间的摩擦因数增大,磨损率呈倍数增加;当载荷为12 N、转速为100 r·min^(-1)时,工件和模具之间的摩擦因数最小,其值为0.416,磨损率仅为24.591 mm 3·N^(-1)·m^(-1);随着转速和载荷的增加,工件和模具之间的粘着磨损加重并且逐渐出现磨粒磨损和氧化磨损。

基于改进模拟退火算法的齿轮热锻参数优化

为提升面齿轮热锻成形的材料利用率,建立了以热锻过程中的“突耳”体积为优化目标,以最大应力为约束的直齿面齿轮热锻工艺参数优化模型。该模型选择关键热锻参数(变形温度、摩擦因子、模具预热温度和锻造打击速度)为设计变量。为获取不同工艺参数下的突耳体积和最大应力,利用继承拉丁质心Voronoi(inherited latinized centroidal Voronoi tessellation, ILCVT)采样方法采集包含初始设计点的训练样本,并通过deform-3D软件对直齿面齿轮的热锻过程进行仿真模拟。引入Kriging模型拟合设计变量与性能响应间的隐式关系。利用模拟退火算法改进了扰动模型、退火温度的衰减方式以及温度变化策略,以提升算法搜索效率。优化得到的锻造工艺参数组合为工件变形温度1 049℃、摩擦因子0.32、模具预热温度206℃、锻造打击速度249 mm/s。在优化后的参数条件下,结合模拟仿真和试验的方法以验证优化结果的有效性。结果表明:优化的工艺参数有效降低了“突耳”体积。

钨渗铜复合材料热锻处理及组织性能研究

【目的】解决钨渗铜复合材料中钨晶粒的异常生长和气孔等缺陷,提高钨铜合金的力学性能。【方法】对钨渗铜材料进行了热锻(HF)处理,研究了热锻处理对合金组织性能的影响。【结果】结果表明,热锻后钨渗铜复合材料孔隙减少,钨相和铜相的分布更加均匀,W-W邻接度降低,硬度由298 HV提升至338 HV,摩擦磨损系数由0.45降低至0.28。热锻温度为700℃时,钨渗铜复合材料拉伸性能最优,其室温抗拉性能度增长48.06%,高温抗拉强度显著提升。【结论】热锻能有效改善钨渗铜材料的组织,提高其力学性能。

粉末金属及复材热锻工艺研究现状

相比于常规锻造,热锻工艺在锻造工艺当中应用最为广泛,更有利于组织内部的晶格重组和再结晶,并能够更好地细化组织内部晶粒,降低气孔率,提高综合性能。本文系统地综述了现阶段粉末金属合金以及复合材料的热锻工艺研究进展,介绍了目前采用热锻工艺生产制备的粉末金属及复材,分析了材料在热锻工艺下的模拟技术研究现状,最后讨论了热锻工艺的未来发展方向及后续研究方向。

电场辅助动态热锻制备超高韧3YSZ陶瓷

易脆这一固有特性极大限制了高性能陶瓷材料在工业领域的广泛应用。本文通过电场辅助动态热锻制备超高韧3YSZ陶瓷,研究在电场和动态力场耦合作用下3YSZ陶瓷的微结构演化和力学性能。结果表明:在1000℃的恒定炉温、20 V/cm的电场强度、140 mA/mm^(2)的电流密度和(50±10)MPa的动态压力下热锻10 min后,3YSZ陶瓷的维氏硬度和断裂韧性分别达到了(12.40±0.58)GPa和(10.69±0.33)MPa·m^(1/2),相较传统烧结陶瓷分别提高了11.5%和54.9%。韧性的显著提升主要是由于电场辅助动态热锻降低了3YSZ陶瓷中四方相的稳定性,使其在外力诱导时更易发生相变,从而有效抑制裂纹的扩展。电场辅助动态热锻技术具有无需添加增强相和增韧效果显著的优势,为高性能3YSZ陶瓷材料的增韧提供了新路径。

喷丸强化对热锻模零件的影响

介绍了热锻模常见的失效形式,分析了喷丸强化工艺的作用机制和强化机理,强调表面强韧化处理的概念,综述了各种喷丸技术的发展及研究现状,总结喷丸强化工艺对热锻模零件的影响效果,探索热锻模喷丸强化研究中存在的问题,为未来的喷丸强化研究方向提供参考。

稀土复合变质对新型铸造热锻模具钢组织与性能的影响

研究了稀土复合变质对新型铸造热锻模具钢 (CHD钢 )组织与性能的影响。结果表明 ,稀土复合变质能细化晶粒 ,并且随着稀土量的增加 ,细化效果明显 ;加入适量的稀土复合变质后 ,夹杂物数量明显减少 ,夹杂物趋于球化并均匀地分布在钢中 ,形态和分布得到了改善。向钢中加入稀土进行复合变质 ,能促进贝氏体、奥氏体和位错亚结构的形成 ,细化马氏体板条。当残留稀土含量为 0 .0 2 %时 ,CHD钢的硬度、强度变化不大 ,断裂韧性 (KIC)和疲劳裂纹扩展门槛值 (ΔKth)有所提高 ,冲击韧性、延伸率、断面收缩率提高了近一倍 ,抗热疲劳性能也最好。

新型精铸热锻模具钢与H13钢高温磨损性能的对比研究

研究了新型精铸热锻模具钢的高温磨损性能,并与H13钢进行对比探讨高温磨损机理.结果表明:新型精铸热锻模具钢具有高的高温磨损性能,磨损率显著低于H13钢,仅为H13钢的1/3～1/5.高温磨损机理为氧化物疲劳剥落磨损,精铸热锻模具钢磨损磨屑为厚大块状,而H13钢磨损磨屑以条状为主.

汽车半轴热锻模工况仿真及机器人电弧增材制造路径生成

为了确定热锻模具修复方案,使用有限元仿真软件模拟汽车半轴摆碾成形过程,生成机器人电弧增材制造路径。当连锻次数达到20次后,模具进入热平衡状态,中心圆台表层温度稳定在788℃,表层与540℃等温线相对深度约为28mm,应力场510MPa以上的模具增材层约为26.3mm,确定使用温度场划分模具增材制造区域。利用MATLAB提取540℃以上的点云部位,逆向建立3D模型,进行路径规划并在焊接机器人上运行。

汽车后桥半轴套热锻模具设计

热锻是把金属升温至再结晶温度以上,完成施加压力的锻造工序,因此热锻模具在现代加工制造业中发挥着不可替代的作用。本设计从半轴套零件开始,设计一次终锻成型的热锻模具。根据零件结构特点进行了工艺性分析,设计了多种工艺方案并进行对比分析,选取下料→软化热处理→石墨润滑→加热模锻→冲孔连皮的工艺方案进行加工半轴套,根据半轴套零件的尺寸特点,考虑锻造余块、机械加工余量、锻件公差等因素绘制锻件图,选取在半轴套高度一半的分型面,并对半轴套凸凹模的尺寸进行了设计计算,对模具的结构进行了装配,最终绘制了整体结构和零件图,用CAD绘制模具的装配图。

国内热锻模具钢的发展现状

我国模具工业规模大、年产值高、市场潜力巨大,但由于起步晚,产品以中低端为主,大型、精密、复杂模具仍严重依赖进口。热锻模是模具钢重要分支,产品主要分为中碳低合金热作模具钢、铬系中合金热作模具钢和改进型热作模具钢3大类,使用温度涵盖300~700℃温度区间,在汽车工业和机械制造业应用广泛。简要介绍了国内热锻模具钢的发展概况;分析了热锻模具钢的使用工况、失效形式和性能要求;结合国内模具使用情况和合金化特点,为热锻模具钢的选材与产品研发提供了参考依据,同时展望了利用W、Mo、V、Co等元素合金化设计和成形情况,指出通过热处理工艺提高热锻模具钢的强韧性和耐磨性是热锻模具钢的发展趋势。

铸造热锻模具钢的研究

本文研究了合金元素对铸遗热锻模具钢的热处理,组织和性能的影响。提出了铸造模具钢强韧化的途径。所研制新钢种 ZG25Cr4M。2WVSi,其700℃热强度和200～300℃冲击韧性均远优于H13。

铸造热锻模具的应用及失效分析

用新型铸造热锻模具钢和负压成型法制成半轴法兰模、护刃器模、连杆模和五速齿轮模 ,并进行了现场应用 ,铸造热锻模具断裂失效分析 ,测试了各模具的HRC、αK、K1C,探讨了影响铸造热锻模具早期断裂失效的关键性能指标。

圆柱体内部空洞热锻闭合过程的数值模拟

通过合理制定热锻工艺来消除材料内部缺陷是材料加工领域的重要课题。本文应用商用有限元软件MARC ,模拟了圆柱体热镦粗时内部空洞的闭合过程 ,分析了空洞变形时的应力和应变以及影响空洞闭合和焊合的各种因素。模拟结果表明 ,变形过程中空洞边缘微小区域内会产生双向拉应力 ,直到闭合时拉应力才会变成压应力。压下方向的应变是绝对值最大的应变 ,主导着空洞的闭合过程。高温下的空洞闭合后能够立即完成再结晶过程 。

基于近似模型和数值模拟的连杆热锻成形工艺设计优化

提出了基于近似模型和数值模拟的设计优化方法.在利用有限元分析连杆热锻成形过程的基础上,以降低锻件成形过程中变形损伤为目标,以飞边槽形状参数为设计变量,采用响应面法近似模型建立了设计变量与目标函数的初始近似模型.在设计优化过程中,用近似模型代替实际的数值模拟程序,计算锻件内部的损伤值,对连杆热锻成形工艺参数进行了优化计算,取得了较为理想的效果.

铸造热锻模具钢的研究与应用

与锻造模具钢相比 ,铸造模具钢虽然韧性低 ,但强度高 ,红硬性好 ,具有较低的缺口敏感性和较高的抗热疲劳性 ,国内外都对铸造热锻模具钢进行了大量的研究。新型铸造热锻模具钢 (CHD钢 )由于具有较高的强韧性和高温稳定性 ,使用寿命高于锻造模具 。

4Cr3Mo2NiV铸造热锻模具钢的高温磨损机理

研究了铸造热锻模具钢4Cr3M02NiV从室温到600℃的磨损行为,采用SEM,XRD和EPMA等对试样磨损表面和磨屑的形貌、成分和结构进行了分析,探讨了铸造热锻模具钢的高温磨损机理.结果表明:铸造热锻模具钢的高温磨损机理是氧化磨损和疲劳剥层磨损.磨损过程中氧化和疲劳剥层交替进行,使摩擦系数大幅度波动.高温磨损形成的氧化物主要是Fe_2O_3和Fe_3O_4,氧化磨损使磨损率降低;疲劳剥层使磨损率增加,磨屑呈脆性块状.

基于FEM的热锻模磨损分析与寿命预测

锻模磨损是热锻模失效的主要形式,对热锻模的磨损进行分析显得尤为重要。建立了基于磨损计算的三维有限元模型,对轮毂热模锻成形过程进行热力耦合分析,实现了成形过程的仿真,得到了模具应力分布和模具磨损分布,预测了成形所需的载荷力;根据热锻模具在工作时的模膛磨损分布趋势,对热锻模型腔表面的关键部位的磨损进行观察,并对热锻模具的使用寿命进行了预测。研究结果表明,采用有限元模拟与磨损理论相结合的方式预测热锻模寿命,与实际使用状况相符,可以为实际的热锻模具设计及锻造生产提供参考。