冷径向锻造身管壁厚方向变形不均匀性研究

为分析冷径向锻造身管壁厚方向变形的不均匀性,通过有限元软件、力学拉伸试验和织构研究了身管壁厚方向的变形场、力学性能和织构组分。研究结果表明:身管成形过程中,外表层和中间层材料存在较大剪切应力,受剪切应力的影响,身管壁厚方向各层材料流动速度不一致,引起身管锻造变形不均匀;受变形不均匀的影响,在身管中间层和外表层材料形成剪切织构({112}111,{110}001),导致锻后身管壁厚方向轴向强度性能存在明显差异,表现为外表层和中间层强度较低,内表层强度较高。为对锻后身管壁厚方向变形不均匀性进行控制,通过控制变量法分析了锻造比、尾端压强、轴向进给速度、锤头锻打频率和锤头角度对身管中间层剪切应力分布的影响规律。分析结果表明:选用较高的轴向进给速度和较小的锤头入口角可以降低成形身管壁厚方向的变形不均匀性。

变形量对冷径向锻造身管力学性能各向异性的影响

研究了变形量对5.8 mm口径冷径向锻造身管力学性能各向异性的影响。实验结果表明:经冷径向锻造身管力学性能呈现明显的各向异性,较大变形量(38%和41%)成形身管的力学性能各向异性程度低于较小变形量(27%和34%)成形身管;有限元和织构分析结果表明:身管成形过程中存在较大剪切应力,受剪切应力的影响形成剪切织构({112}〈111〉和{110}〈001〉),弱化了身管的轴向强度;变形量为41%时,身管延伸率各向异性程度明显增大,导致成形身管内部容易产生轴向裂纹缺陷。

身管弹膛和线膛同锻时下沉段皱褶试验研究及其预测

身管弹膛和线膛同锻技术可用径向精锻工艺同时锻出弹膛和线膛,将彻底解决身管弹膛和线膛的同轴度问题,改善坡膛部位的表面粗糙度。为提高身管内膛的加工质量,以身管弹膛和线膛同锻为对象,研究下沉段和锻造段产生的褶皱以及演变情况。通过对身管径向锻打试验和形貌试验分析处理,发现弹膛和线膛同锻时:下沉段将会产生褶皱,并且褶皱随着变形的增加,深度不断加深;当进入锻造段后,部分皱褶被打平,变成了身管微裂纹。应用有限元分析软件Abaqus对身管锻打过程进行仿真,发现锻打过程中下沉段径向应变εr和周向应变εθ的比值εr[]εθ为定值,不同锻打工艺参数下应变比值不同。研究结果表明:身管下沉段单次锻打产生的褶皱深度Δdw可以用径向应变εr和周向应变εθ的比值εr[]εθ来表示,拟合的关系式为Δdw=0.0588εr[]εθ+0.0521;结合锻打所需的锤数可以预测出下沉段结束位置的皱褶深度,皱褶深度的预测有助于防止褶皱在锻造段挤压形成锻造身管的微裂纹。

精锻成形身管力学性能预测分析与工艺优化

分析了锻造过程参数对锻后身管力学性能的影响,提出并优化了基于多参数响应面的身管力学性能预测模型,结合响应面曲面方程、边界约束条件与设计规范约束条件建立综合力学性能目标函数,采用非线性约束优化锻造过程参数。通过对模型预测与实际误差分析验证力学性能模型的准确性,总结了精锻成形身管力学性能指标的设计要求,并得出锻造比参数的设计取值范围,为精锻过程下压量的范围提供设计标准。