焊接速度对铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

以厚度3 mm的6061-T6铝合金板材搅拌摩擦焊对接接头为研究对象,建立热力耦合有限元模型,准确模拟了焊接过程的温度场分布及演变规律,采用光学显微观察、电子背散射衍射、显微硬度测量以及拉伸试验等表征方法,研究了焊接速度对焊接接头成形特性、显微组织和力学性能的影响机理.结果表明:接头焊核区在焊接过程中经历了完全动态再结晶,形成细小等轴晶;后退侧热影响区经历了动态回复,晶粒显著长大,晶界强化作用弱于焊核区晶粒;当焊接速度为300~800 mm/min时,接头焊缝成形良好,拉伸断裂均在焊缝后退侧热影响区,在焊接过程中受温度(400~480℃)影响显著,析出强化相溶解导致力学性能明显降低,在此焊接速度范围内,随速度的提高,接头强度增加,最高强度系数为80.86%(800 mm/min);当焊接速度进一步增加至1200 mm/min时,接头的焊接成形性变差,焊核区出现未焊合和隧道缺陷,接头拉伸试验时在焊核区发生断裂.

小尺寸轮盘榫槽拉刀结构参数优化设计研究

以拉削成形加工GH4720Li高温合金涡轮盘纵树型榫槽用ASP2015材质拉刀为研究对象,研究了刀具结构参数对拉削力、刃口应力分布等的影响规律及优化方法。以拉刀三维几何模型、GH4720Li合金的室温拉伸力学性能、热物性参数和实际拉削工况为输入参数,建立了拉削的热-力耦合有限元仿真模型,通过拉削实验所测的拉削力与仿真值对比,验证了模型的有效性。模拟了多种刀具结构参数下的拉削力变化规律,结果表明:拉削力对刃口钝圆半径、前角、齿升量和拉削速度影响较大,刀具后角对拉削力影响较小,但后角过小会降低已加工零件的表面质量。综合考虑拉削效率和拉刀的刀齿强度,以降低拉削力为目的,对纵树型榫槽拉刀进行结构仿真优化和验证,得到最优参数组合为:刃口钝圆半径0.02mm,刀具前角18°,齿升量0.02mm,刀具后角3°,拉削速度2m/min,使拉削力有效降低了34%以上。

航空喷嘴9Cr18Mo小孔钻削刀具结构与工艺参数优化

针对9Cr18Mo马氏体不锈钢航空喷嘴小孔的钻削加工,基于DEFORM-3D有限元软件,开展硬质合金钻头几何结构和加工工艺参数优化仿真与试验研究。基于钻削刀具的螺旋槽和后刀面数学模型,采用UG三维建模软件建立钻头三维模型,利用DEFORM-3D软件建立钻削有限元仿真分析模型,综合分析不同刀具几何结构和工艺参数对排屑、钻削力和钻削温度等钻削加工性能的影响规律,获得最佳的刀具几何结构和加工工艺参数,并通过试验对钻削工艺参数仿真结果进行验证。结果表明,刀具结构参数对轴向力影响的显著程度为芯径比>螺旋角>锋角,对扭矩影响的显著程度为芯径比>锋角>螺旋角;随着主轴转速的增加,切屑形态无明显变化,轴向力逐渐降低,而扭矩增大,钻削温度明显升高;随着进给量的降低,切屑变形程度增加,钻削温度、轴向力和扭矩均明显降低,且试验工艺参数最优结果与仿真结果具有较好的一致性。