GH4169合金塑性加工成形与组织调控方法综述

针对高温合金零部件的精密成形制造由于工艺复杂、成形效率和精度低,其微观组织、力学性能及成形精度难以协同控制的问题,采用组织调控和成形工艺优化作为实现高温合金零部件成形成性一体化制造的有效手段。作为一种高温稳定相,δ相常出现于塑性变形及热处理过程中,其析出量与形貌影响合金的微观组织及力学性能。因为零件结构及服役条件的差异,所要求的组织、性能和采取的制备工艺也不尽相同。介绍了环类、盘类及叶片类3类典型的GH4169合金零件的塑性加工技术,同时引出δ相在其中起到的作用,继而对δ相的析出、球化和溶解等演化行为及其对合金变形行为和力学性能的影响进行了阐述与总结。

工艺参数对三辊行星旋轧铜管尺寸定量影响研究

目的借助有限元模拟对管材三辊行星旋轧的尺寸进行定量研究与分析。方法采用三维扫描仪获得轧辊的宏观几何模型,采用Simufact.forming有限元软件,探究推进力、轧辊角度、自转速度及表面摩擦因数对TP2铜铸坯旋轧过程中变形和尺寸的影响。结果通过扫描发现,轧辊的倾斜角和偏转角分别为50°和29°;模拟结果显示,采用剪切摩擦更适合管材尺寸的准确模拟,剪切摩擦因数最佳值为1.2;增大喂料小车推力有利于轧件三角形区域的增大,最佳推力为13 kN;此外,轧辊转速对轧件尺寸有一定影响,增大轧辊转速有利于扩径,最佳转速为160 r/min。结论轧辊最低点位置和轧辊表面摩擦因数是影响轧件归圆后尺寸的2个关键因素,通过模拟研究可以准确获得管材的变形和几何参数。

TA2纯钛薄板微流道液压成形工艺研究

双极板是氢燃料电池的重要部件之一,钛作为金属双极板基材有诸多优势,但钛的成形性能差、回弹较为严重,本文以0.1 mm TA2纯钛薄板微流道液压成形为研究对象,通过试验和有限元模拟相结合的方法研究纯钛微结构变形行为,分析工艺参数对微流道成形质量的影响规律,为液压成形钛双极板提供参考。建立了TA2纯钛薄板微流道液压成形的有限元模型,通过与试验件的轮廓及厚度分布验证有限元模型的准确性;研究了液体压力、加载速率和脉动加载对微流道成形的影响。结果表明,微流道液压成形过程中材料应变路径为平面应变,且上圆角位置最容易破裂;加载速率对微流道成形影响不大,随着加载速率的提高,成形深度略有下降,但是变化不大,仅有3%;脉动加载路径能够提高材料的流动变形能力,在均为临界破裂情况下,相比较线性加载路径成形深度有较高的提高,可达232.2μm,提高幅度为23%。

固溶处理及工艺路径对Cu-Ni-Si-Co合金板材性能的影响

目的系统探究了不同固溶温度及不同冷轧时效工艺对C7035合金力学性能与导电性能的影响规律。方法针对C7035合金进行了不同温度的固溶处理,并进行了冷轧以及不同温度的时效处理。对比一次时效的力学性能与电学性能差异性,并优化工艺路径。选择性能较为优异的样品观察其微观组织以及析出相。结果提高固溶温度可显著提升一次冷轧-时效合金的硬度、强度以及导电性,其中性能较为优异的工艺参数为960℃固溶1 h、冷轧90%、450℃时效3 h,对应板材的维氏硬度、抗拉强度及导电率分别为241.2HV0.1、777 MPa、48.6%IACS。工艺优化后,较优异的工艺参数为960℃固溶1 h、冷轧90%、450℃预时效0.5 h、冷轧50%、450℃时效2 h,对应板材的维氏硬度、抗拉强度及导电率分别为252.8HV0.1、787 MPa、41.2%IACS。结论固溶温度越高,溶质原子溶入基体的数量越多,固溶后能观察到的第二相越少。960℃固溶后一次冷轧-时效的强度较高,与880℃固溶后一次冷轧-时效后相比,强度提高了约100 MPa,二次冷轧时效后,强度有进一步的提升。

大截面变化率对称结构管整体液力成形工艺研究

为解决某汽车排气尾管一体化成形中成形道次多的制造问题,提出了与传统压扁特征处对称结构(A型)设计思路不同的圆截面处对称结构(B型),并采用液力成形工艺对其进行成形,通过对比成形道次和零件质量,分析了两种对称结构工件成形的优缺点。研究发现,由于A型结构工件一道次成形时圆角处会出现裂纹,需采用多工步成形才能实现;而B型结构工件一道次成形效果良好;经多工步成形的A型结构工件和一道次成形的B型结构工件最大壁厚减薄率均小于25%。但是,与A型对称结构工件相比,B型对称结构工件圆角处壁厚减薄率更低,成形效果更好,并且模具数量由3套减少为1套。通过合理的零件结构设计,该结构打破了传统圆形截面端部密封的设计束缚,不仅有效降低了模具成本,还提高了生产效率,大幅提高了零件成形效果。

螺纹升角对螺旋波纹管液压成形性能的影响

为了深入探究螺旋波纹管在液压成形工艺中的变形行为,以304不锈钢圆管为研究对象,采用有限元模拟方法分析了不同螺纹升角下管坯的液压成形过程,研究了不同螺纹升角对螺旋波纹管螺纹段胀形高度、减薄率以及波高均匀度的影响。结果表明,在相同内压力下,随着螺纹升角的增大,螺纹段胀形高度和最大减薄率显著降低,同时波高均匀度上升,但是壁厚增厚率变化不明显。最后以螺纹升角15°为例开展了螺旋波纹管液压成形实验验证。结果表明,内压力与补料量匹配不恰当主要会导致中心破裂和两端起皱两种缺陷。当液压成形工艺参数为:整形压力140 MPa,补料量15 mm,推头轴向进给速度1.5 mm·s^(-1),获得了成形质量优异的螺旋波纹管零件,实验结果与有限元模拟结果基本吻合。

复杂多组元Cu-Cr-Zr-Ni-Si-Co-Zn合金时效析出动力学研究

Cu-Cr-Zr及Cu-Ni-Si合金均为性能优异的引线框架材料,但二者性能均存在局限性。Cu-Cr-Zr合金具有优异的导电性能,但其强度偏低;Cu-Ni-Si合金具有极高的强度,但其导电性能一般。如果结合二者的优点,并通过后续工艺对其组织进行调控,则是制备高强高导铜合金的一条新路径。实验通过真空感应熔炼的方法制备了复杂多组元Cu-0.746Cr-0.217Zr-0.605Ni-0.109Si-0.177Co-0.085Zn(质量分数)合金,对其进行了不同工艺条件的固溶处理,并研究了不同固溶工艺条件下,合金时效过程中电导率及硬度的演化规律。结果表明:合金经1010℃×1.5 h固溶处理后,时效过程在500℃×3 h时,可获得较优异的综合性能,此时合金的硬度为HV 142.83,电导率为60.00%IACS。此外,根据Avrami经验方程描述了合金的时效析出过程,发现不同固溶工艺的合金在时效过程中,析出速率均随时效温度的提高而提高。

水平连铸结晶器内真实换热边界计算及传递模型

连铸结晶器内冷却水的流动、传热和金属液的传热、凝固全耦合计算时,模型计算效率低、收敛性差,而不考虑真实冷却水流场只进行金属液传热-凝固耦合时,模型计算精度较低,可将冷却水流动-传热和金属液传热-凝固过程分别建模,并基于二次开发的温度场量原位传递程序,将模型串联耦合。结果表明,通过耦合流场计算得到的真实冷却边界替代传统均匀界面换热系数的边界条件施加方式,在保证模型计算效率和计算精度的前提下,可准确模拟铸坯晶粒的尺寸、取向和数量,经试验验证,模拟结果与试验结果高度吻合。

拼焊板方盒件拉深非均匀变形的计算机模拟研究

拼焊板越来越多地应用在汽车制造业及其他工业中。方盒件是工业应用中的一种典型件。因此对拼焊板方盒件拉深过程中非均匀变形的研究是非常重要的 ,比如法兰区起皱和焊缝的移动等。本文对拼焊板方盒件拉深过程的非均匀变形进行了计算机模拟和实验研究。用显式有限元软件DYNAFORM进行了模拟分析 ,考虑了各向异性和加工硬化。为了适应板厚的不同 ,在凹模上设置了台阶 ,并且在台阶处为焊缝移动做出了补偿 ,分析了焊缝移动和法兰区的起皱。为了验证模拟结果 ,做了相应实验 。

航空航天复杂曲面构件精密成形技术的研究进展

对于当前航空航天飞行器中广泛存在的金属复杂曲面构件的高性能发展需求,提出研发针对叶片类零件、大口径薄壁弯管以及复杂钣金构件的楔横轧短流程制坯、颗粒填料辅助推弯成形以及高能率冲击液压成形等精密成形技术,分别从工艺原理、设备、模具及典型零部件应用等方面对上述技术的研究进展进行阐述和介绍。

镁合金板材温热变形机理及温热成形技术

镁合金温热成形工艺具有较好的应用前景,是实现轻量化的重要途径,但镁合金温热成形机理需要进一步深入研究。通过电子背散射衍射(Electron back scatter diffraction,EBSD)原位跟踪观测方法,针对100～230℃范围,对轧制镁合金板材在单向压缩和单向拉伸变形时的变形机理进行系统研究和定量分析。分析镁合金板材在不同条件下的力学性能、织构转变特点、孪晶与滑移系启动规律,揭示不同变形条件下镁合金板材的塑性变形机理。研究结果表明,镁合金板材在变形过程的力学性能变化、织构演化和晶粒取向变化在很大程度上取决于孪晶参与变形的比例。镁合金板材在170℃具有较高的塑性成形能力,该温度下的大量锥面滑移系启动有利于协调轧板在厚度方向的变形。根据已获得镁合金板材变形机理,为镁合金板件冲压成形工艺提出建议。提出镁合金板件温热成形工艺,开发若干典型镁合金板件产品。

用动态显式有限元法对板材成形进行计算机模拟

介绍了动态显式有限元法的原理和特点 ,总结讨论了国际现有各种商用有限元软件的情况。采用显式有限元软件 L S- DYNA3D对板材零件冲压过程进行计算机模拟分析 ,预测冲压过程中可能出现的各种工艺缺陷 ,例如坯料的起皱、局部减薄和破裂 ,并以模拟结果为依据提出改进模具和工艺参数的办法 ,优化工艺参数 ,可以减少调试和修模的次数 ,以此实现降低模具费用、缩短制模时间、提高产品成品率和材料利用率 ,最终达到减少产品成本的目的。

镁合金成形加工技术

本文介绍了镁及镁合金的特点 ,总结了镁合金在汽车制造、电子电器工业、航空航天、体育器材、办公用品、生活用品等方面的应用 ,指出了镁合金在材料、性能和加工制造方面的发展方向。讨论了镁合金的各种加工性能和环境影响 。

不等厚拼焊板材的成形性实验研究

不等厚拼焊板由于焊缝的存在及其方位影响 ,又由于坯料强弱不均 ,可以引起坯料的冲压变形性能发生显著变化。本文通过焊接工艺对比 ,比较了激光焊、滚压电阻焊和氩弧焊工艺对拼焊板塑性变形性能的影响 ;对拼焊板试件进行拉伸实验 ,确定了焊缝方位和薄厚板比例对试件塑性变形的影响 ;进行了不等厚拼焊板件的半球拉深实验和方盒件拉深实验 。

拼焊板方盒件拉深成形的实验研究

本文对拼焊板方盒件的拉深成形进行了试验研究。试验中采用了整体压边圈和分瓣压边圈。凹模表面和型腔加工了台阶以补偿坯料的厚度差值。对压边力的控制采用了弹性橡胶控制法和刚性直接控制法。对压边力的分布采用了均匀压边力和局部改变压边力。通过调整模具结构和压边方法及压边力分布 ,对坯料不均匀变形规律及焊缝的移动规律、坯料的起皱规律及控制坯料不均匀变形的方法进行了探讨研究。

镁合金板件温热成形技术的几个新进展

介绍了镁合金薄壁板材的温热冲压成形技术、温热液压成形技术和局部热冲锻成形技术。与传统镁合金冲压成形在250℃以上温度不同,温热成形可以在105～170℃之间进行,筒形件温热成形时其极限拉深比可达1.4～2.6,可以满足大多数镁合金薄板件的成形需要。镁合金薄板温热成形工艺在电子器件外壳和汽车薄板件的生产方面具有很好的发展前景,可以取代压铸技术生产新一代优质的镁合金产品。温热液压成形技术适合生产数码相机壳等复杂形面的镁合金板件,有很好的应用前景。局部热冲锻成形技术可以成形局部带有凸台的镁合金薄板件,该技术使镁合金板件具有替代压铸件的技术优势。

板材零件成对液压成形新技术

板材成对液压成形技术是一种新的板材成形技术 ,具有成形性好、制造工期短、费用低等优点 ,特别适用于批量小、形状复杂板材零件的生产 .介绍了板材成对液压成形技术的成形原理、成形过程、分类及研究现状 .

脉动液压成形技术与设备

介绍脉动液压成形技术的成形原理、工艺特点及应用领域。从工艺和材料两方面对脉动液压成形提高材料成形能力的机理进行研究,试验证明脉动载荷一方面能够促进管材液压成形时的补料、降低摩擦力的阻碍作用并利用成形过程中小褶皱的出现与消失提高变形的均匀性;另一方面,对于奥氏体不锈钢,脉动载荷可以增强形变过程中的相变增塑效应,从而提高其成形性。自主设计并研制出能实现工业化生产需求的自动化程度高的脉动液压成形设备,为该项技术在汽车、航空及航天制造领域中的推广和应用提供重要的理论指导和实践探索。

TC11钛合金热锻成形过程中延性损伤演化模型的建立

基于连续损伤理论,考虑了变形温度与应变速率的影响,将与变形温度和应变速率相关的Zener-Hol-lomon参数作为一个修正函数A(Z)引入损伤演化模型,通过TC11钛合金在高温下的单向拉伸实验,确定了模型中的系数,建立了TC11钛合金高温塑性变形的损伤演化模型。通过高温压缩实验对模型进行了验证,结果表明,该模型可以很好地对TC11钛合金在低应变速率下的损伤行为进行预测。

拼焊板焊接工艺及其对拼焊板塑性变形影响的试验研究

通过拼焊板试件拉伸试验对拼焊板的塑性变形性能进行了分析研究 ,讨论了拼焊板的几种实用焊接技术 ,给出了拼焊板的机械性能参数 ,比较了焊缝处于拉伸试样不同位置时拼焊板与母材的拉伸试验结果 .分析了焊缝分布对拼焊板塑性变形性能的影响 ,以及如何优化焊缝位置以提高拼焊板的整体塑性变形能力 .