AISI-304不锈钢薄壁管滚珠旋压工艺参数的正交优化研究

针对小直径不锈钢薄壁管滚珠旋压参数不当引发的一系列问题,选取φ6 mm×0.5 mm×10 mm的AISI-304不锈钢管为研究对象,建立其有限元模型,运用Abaqus软件对其成形过程进行仿真,分析了不同工艺参数(减薄量、进给比、旋压角)对其等效应力和均匀塑性应变的影响,最后运用正交试验法对工艺参数进行优化。结果表明:优化后的工艺参数组合为:减薄量0.2 mm、进给比0.05 mm/r、旋压角25°。在此工艺参数组合下,AISI-304不锈钢管的等效应力值和均匀塑性应变值达到最优,其值分别为642.22 MPa和0.06。

曲母线螺旋叶片对颗粒流动行为的影响

在垂直螺旋输送机输送过程中,明显存在颗粒附着输送轴进行周向运动的现象,这种现象抑制了颗粒的轴向运动。本文提出了改变螺旋叶片截面母线形状,即采用非直线型截面的螺旋叶片进行物料输送的方案。采用离散元仿真(DEM)分析方法对垂直螺旋输送机分别采用直母线和曲母线的螺旋叶片输送过程进行模拟。模拟结果表明,采用曲母线螺旋叶片进行输送时输送机料槽内的颗粒在轴向速度不变的前提下向料槽外侧堆积,有效改善颗粒流形并提高输送效率。

薄壁管件环辊旋压工艺及其特性

在传统外旋压工艺基础上,通过将旋轮作为变形工具,实现旋压过程中旋轮与坯料的大密合度内接触,增大瞬时径向旋轧力,提高旋轧应力的轧透性,同时降低坯料金属的径向应变速率,优化坯料金属周向、轴向的变形行为,以期得到更高强度的薄壁金属管件。仿真结果表明,内旋轮旋压过程中壁厚方向金属均匀变形能有效提高金属轴向、周向的变形能力。

滚珠旋压成形技术在镁合金成型中的应用

本文首先重点介绍了滚珠旋压的基本原理与加工特征,总结了目前滚珠旋压工业制造中常见的管件类型及变形特征。随后根据目前滚珠旋压成形的研究成果,从旋压机组及其大型装备发展、制造工艺进展、旋压基本参数计算模型三个方面,阐述了滚珠旋压技术的发展历程与现状。同时,从镁合金性能与市场需求的角度,结合滚珠旋压的加工特性,分析了镁合金在滚珠旋压加工技术上的应用前景,对滚珠旋压的进一步加工研究提供了研究基础。

不同减薄率镍铜合金超薄壁管的微观织构演变

采用滚珠旋压成形技术将Φ10.8 mm×0.5 mm的NCu40-2-1坯料管件加工成壁厚0.1 mm,0.05 mm的超薄壁管。研究发现随着减薄量增大,管件的表面粗糙度呈现缓慢增长趋势,并保持在0.2~0.3μm。检测织构的演变情况发现在滚珠旋压超薄壁管的减薄量超过80%后,随着壁厚减薄率逐步增加,织构相对强度呈先增加后减小趋势。

不锈钢无缝管无中间退火连续环辊旋轧成形工艺

提出了一种环辊旋轧成形新工艺,其存在变形区应力三轴度小于断裂截止值即η<-1/3的平面压缩剪切应力状态,探究了这种应力状态在管材环辊旋轧过程中对塑性变形的影响规律。采用有限元和材料表征相结合的方法,分别验证了变形区应力状态分布和基于此应力状态的微观组织演化特征。采用自主设计加工的回转式环辊旋轧机,对57 mm×3 mm的304奥氏体不锈钢无缝管进行减壁加工,经过5道次无中间退火连续环辊旋轧加工后,得到最小壁厚为0.35 mm的不锈钢无缝管。对加工后的各道次管材试样的形貌特征、材料性能和微观结构进行表征,结果表明,成形后管材壁厚均匀度好,马氏体相的体积分数增长至35%,达到峰值,在累积变形量达到1.8 mm时晶粒尺寸达到200 nm并保持稳定,后续的塑性变形过程通过晶粒拉伸断裂和晶界强化增塑效应实现。

压缩剪切平面应变试样的应力状态响应

为模拟金属塑性变形过程中的压缩剪切应力状态的平面应变特征,构建了平面压缩剪切试样。通过数字图像相关(DIC)技术和有限元模拟表征变形区Y方向的应力状态分布特征及压缩断裂过程。DIC结果显示,在压缩实验过程中,变形区的应变场分布与有限元结果吻合良好,有限元结果可靠。有限元结果表明,通过改变试样的缺口倾角,可以定量控制应力三轴度的大小,并且主应变方向与缺口倾角方向一致。在变形区Y方向发生压缩剪切的平面应变,同时试样边缘位置相对于中心位置具有更低的Lode角参数,具有双向压缩加载特征,使得静水压力增大,应力三轴度进一步降低至-0.823。

辊柱旋轧力能参数求解模型与分析

为解决旋轧工艺在大进给比下材料隆起和堆积的问题,提出了一种采用行星布置的辊柱旋轧加工工艺。首先,根据辊柱在空间的运动轨迹及管坯为半无限体的假设,建立了辊柱旋轧过程中辊柱与管坯的接触方程;依据坐标转换原则,得到辊柱与管坯接触区在动坐标系各坐标面下的投影面积;利用钢球压入空间半无限体时成形区的平均压力与变形区单位接触压力近似相等的假设,建立了辊柱旋轧数学模型。其次,基于ABAQUS/Explicit平台建立了辊柱旋轧三维数值模型,改变进给比f、减薄量t;和送进角β,进行多工艺参数数值模拟。结果表明:旋轧力三向分力的理论计算结果与有限元模拟数据具有较高的吻合度,提出的辊柱旋轧三维数值模型计算方法可以为旋轧工艺与设备设计提供参考。