增材制造钛合金的微铣削加工试验

增材制造(Additive manufacturing,AM)技术制备的钛合金部件在航空航天领域具有广泛的用途,对增材制造钛合金精密零部件而言,铣削、抛光等后处理加工是必不可少的工序。本文选用聚晶金刚石(Polycrystalline diamond,PCD)微铣刀对锻造钛合金、激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)技术制备的未经过热处理和经过热处理的钛合金进行微铣削试验,研究了3种不同制造工艺的钛合金材料的微铣削加工性能。结果表明:SLM-热处理钛合金的铣削力最大,这与其材料硬度最高有关。微铣削过程中,所有钛合金材料的逆铣侧顶端毛刺尺寸均要大于顺铣侧顶端毛刺尺寸。在不同制造工艺的钛合金材料中,SLM-钛合金生成的顶端毛刺宽度最小,这与其塑性最差有关。SLM-热处理钛合金获得的表面质量最好,这不仅与材料的硬度和塑性有关,同时还受到孔隙度的影响。

煤矿刮板锻件锤上模锻生产线机器人化技术改造及其关键问题

煤机装备锤上模锻生产线工作环境恶劣且劳动强度极大,为把工人从艰苦的生产线中解放出来,在分析某锤上模锻生产线装备及工艺流程的基础上,设计了基于工业机械手和机器视觉的模锻生产线机器人化总体方案。该生产线由无人化上料系统、无人化锻压系统、无人化切边系统和无人化整形码放系统4个部分组成,采用输送机实现高温锻件的中间转载。设计了上述4个系统的详细功能,针对性地设计了基于专用棒料箱、基于电磁吸盘、基于机械手的3种无人化上料系统技术方案,提出了以机械手、PLC、摄像头、工控机为核心,基于机器视觉技术实现无人化锻压系统、切边系统以及整形码放系统的思路。针对机器人化锤上模锻生产线中识别带飞边高温锻件异位位置及研制多功能末端夹持器的两大难点,给出了初步解决思路。

45#圆钢顶锻裂纹形成原因及改善

圆钢作为优质碳素结构钢,具有十分广泛的应用市场。张宣科技45#圆钢在生产过程中出现了不同类型的质量缺陷,顶锻合格率偏低。为此,利用化学成分、低倍检验、金相检测等全方位的分析方法,深入查找剖析顶锻裂纹的形成原因。研究发现:气泡和非金属夹杂物造成铸坯裂纹的比例分别为68%和23%,是影响铸坯质量的关键因素。进而对全流程生产工艺进行了优化:转炉工序,将转炉冶炼终点氧含量由347.94 ppm降低至187.22 ppm,减少钢中非金属夹杂物含量;精炼工序,优化LF精炼渣系,改善精炼渣冶金性能;连铸工序,全过程保护浇注、保证氩封效果,防止钢液二次氧化及吸氮,减少冶炼及连铸过程中气体的产生。优化措施实施后,高效促进了钢中气泡和夹杂物上浮,强化脱氧和脱氧产物的排除,减少了钢中硫化物和氧化物夹杂,钢中全氧含量控制在60~65 ppm范围内,且夹杂物粒径≤30μm,热顶锻开裂率由18%逐步降至0.5%,圆钢质量稳定性显著提高。

AT钢轨跟端锻压段热处理质量监控系统研究

过程监控是保证热处理质量的关键因素之一,目前AT钢轨跟端锻压段热处理质量控制方式中的热处理工艺参数的设置、热处理过程的人工干预以及热处理数据均由操作者手写记录,难以稳定热处理的质量,无法满足热处理过程追溯以及产品质量一致性的要求。针对目前AT钢轨跟端热处理过程的监控及管理现状,提出了新型热处理质量监控系统设计方案,包括:热处理过程的自动化、热处理工艺参数的设置和调用、热处理数据的自动记录和存储等。并通过硬件的数控操作平台、PLC采集系统、电动调压阀以及软件的监控系统软件,实现了热处理过程中调用存储在质量监控系统中的工艺参数实现自动热处理过程,并自动采集热处理过程中的各项数据形成数据包,以及数据记录的查询等功能,保证了热处理过程的重复性和稳定性,实现了热处理过程的可追溯性和质量可监督性。AT钢轨跟端锻压段热处理的现场应用证明了质量监控系统切实有效,目前已在多个道岔制造企业获得了应用。

拔长过程有限元模拟的新方法

拔长工序通常包含多个道次且每个道次中包含多次压下,采用常规有限元法模拟拔长过程的计算时间往往很长,限制了有限元模拟在拔长工艺优化设计中的应用。为提高拔长过程有限元模拟的计算效率,根据坯料局部变形的特点,提出一种刚性端自由度缩减方法:通过有限元总体平衡方程组的变换,分别对各组刚性端自由度进行缩减,以减少平衡方程组的阶数。同时还提出选取刚性端自由度的算法,并通过数值试验给出算法关键参数的取值。将此方法应用于自主开发的三维热力耦合刚粘塑性有限元程序中。分别采用此方法和常规有限元法对正八角形截面坯料的一个拔长道次进行模拟,预测拔长过程中的载荷以及道次结束后坯料的等效应变和温度分布,比较分别采用两种方法进行模拟所需的计算时间。计算结果验证了此方法的有效性。

端盖的精密锻造工艺研究

端盖是液压系统的关键零件之一,形状复杂,精度要求高,是典型的小型精锻零件。针对零件的精度和形位公差要求,介绍了该零件的精锻方案设计与锻造工艺分析。试生产结果表明,该零件的工艺设计合理。

液压支架连接头结构设计探讨

介绍了液压支架中连接头从铸钢结构到锻造结构到铆焊结构的逐步改进过程,提出了连接头在各种结构中的特点,通过比较确认铆焊结构的连接头适用于我局的特殊顶板情况。

基于ANSYS的端盖件模锻数值模拟分析

为了提高大型高压容器一体化端盖件的成形质量,有必要研究其模锻成形过程中的金属流动规律以及载荷分布规律。采用ANSYS软件仿真分析了某型号端盖件模锻过程中的温度分布、晶粒尺寸分布以及晶粒再结晶分布情况,同时对比分析了内压圈压法兰工艺和外压圈压法兰工艺对锻造质量的影响,为模具结构尺寸的优化提供依据。

中国高速铁路几个重要零件的精锻成形

介绍了为适应高铁对轨道及列车提出更高安全性、可靠性和舒适性要求,当前国内高铁某些重要零件采用的精密锻造成形工艺、无切削全纤维模锻成形工艺及一次加热模锻成形自动化操作工艺;概述了高铁车轮锻压技术研究进展和高铁车轴的径向锻造工艺和楔形模横轧工艺。此外,文章还介绍了高速列车制动盘锻压技术的研究现状。

双头呆扳手冷模锻工艺

文中叙述了用普通热模锻方法锻制双头呆扳手工艺所存在的问题,及用冷模锻工艺双头呆扳手代替传统工艺的优点。介绍双头呆扳手塑性变形的工艺分析、设计锻件图及计算毛坯截面图和直径图、冷模锻模具设计及其模具材料。

基于FEM的拉杆接头多向模锻工艺研究

目前拉杆接头主要采用开式模锻成形,内孔采用切削方法加工,但开式模锻成形产生较大飞边,材料利用率低(下料量5.5kg),切削加工效率低,工艺过程复杂,且破坏了金属的纤维组织,从而导致拉杆使用寿命短且成本高。本文利用数值模拟与试验相结合的研究方法,对拉杆接头采用闭式多向模锻工艺成形,有效地避免了在成形过程中坯料拆叠和充不满等缺陷,并且,模锻件无飞边,初步成型出2个内孔,减少了材料的消耗和切削加工量,优化后的下料量为3.5kg,节约材料36.4%。

轮毂锻造机器人欠秩耦合端拾器结构设计及优化

为了提高高温和振动环境中轮毂锻造机器人的夹持稳定性和安全性,设计了一种轮毂锻造机器人欠秩耦合端拾器,并进行了结构优化。首先,将欠秩端拾器与弹簧杆件耦合,进行了欠秩耦合端拾器的设计及其自适应抓取过程分析;然后基于虚功原理,建立了端拾器执行机构在自适应夹持状态下的接触力模型;随后以接触力大小均衡性为要求建立结构参数优化模型,并提出新自适应小世界算法及其优化流程;最后利用自适应小世界优化算法完成了端拾器优化,并将优化结果与经验法、Fmincon优化函数、遗传算法和基本小世界算法进行了比较。数值测试表明,与其他4种算法相比,自适应小世界算法的优化目标值最小,且分别减少了97.4%、62.9%、52.3%和42.2%,显示出小世界算法在欠秩耦合端拾器优化中的可行性和优越性;而将所优化结构参数分别代入端拾器的接触力模型比较,文中所优化端拾器不同接触点处接触力偏差最大值也最小,且最大偏差分别减少了87.2%、82.6%、69.5%和42.1%,满足了锻造机器人端拾器夹持时的接触力均衡性要求。

大直径锻造钢磨球的淬透性

针对直径在120 mm以上的大直径磨球,设计一种高碳低合金锻造磨球用钢,并对该钢所制磨球进行淬火试验以研究其淬透性。通过热膨胀仪测得该钢的临界点温度（Ac1）,采用洛氏硬度计测量磨球的硬度并使用光学显微镜观察磨球心部区域的显微组织。结果表明：末端淬火得到的实验结果与Grossmann方法计算所得淬透性结果相吻合;其中,870℃淬火后的磨球具有良好的淬透性,从表面到心部的硬度分布均匀,最大体积硬度可达61.7 HRC;该磨球组织主要由细小的混合马氏体组成,平均晶粒尺寸为15μm,晶粒度级别为8.4级,满足大直径锻造磨球的使用性能要求。

轿车左右横臂的锤上模锻工艺

通过对轿车左右横臂的结构及锻造工艺分析,制定了其模锻工艺流程,介绍了模锻工艺及其工步型腔设计。

轴承零件锻造常见的加热缺陷及解决方法

轴承零件常用锻造工艺成型,特别是中大型尺寸的轴承,常用加热锻造的方法将轴承零件锻造成需要的零件大致形状。由于锻造过程中不断地分不同阶段辗扩,成型后的零件既节约了材料成本,又能使内部组织更加均匀一致,综合机械性能得到显著改善,为后工序的加工尤其是热处理工序提供了良好的基础。由于锻造工艺属于热加工范畴,在锻造过程中不可避免产生氧化皮、脱碳、过热等热加工缺陷,这些缺陷对热处理质量控制及轴承寿命影响较大。本文从生产实践中总结出常见的几种缺陷的产生机理,以及防止办法,对控制轴承零件锻造过程中常见缺陷,具有重要的现实意义。

端盖锻造工艺改进

针对锅炉集箱端盖存在大量外圆相同但高度不同的情况,采用此种工艺改进可以减少模具用量并减少材料消耗和机加余量。

用于土木工程中的钢筋机械连接技术

钢筋机械连接技术对于确保钢筋接头质量,提高工作效率具有明显的优势。分析各种钢筋机械连接的特点,重点探讨钢筋液压直螺纹连接及镦粗直螺纹连接的优点。

超大型锻件的增材制坯及模锻成形

随着重大装备的不断发展,对大型锻件提出了更高的要求,不仅规格和截面越来越大,而且内在质量也不断提高,传统的大型锻件制造方式难以满足上述要求。2016年,中国提出了创新驱动发展战略,进一步强调高端,2018年中国中央经济工作会议将推动制造业高质量发展作为重中之重,中国碳达峰和碳中和的目标对装备制造业的绿色制造提出了更高要求。本文从分析超大型锻件传统制造方式存在的问题入手,制定了增材制坯及模锻成形的技术路线。通过制造技术的变革性创新和1600 MN液压机等特种装备的研制,推动制造业高质量发展,为实现碳达峰和碳中和的目标而做出贡献。

高速铁路新型终端锚固线夹的研制与应用

国内外高速铁路接触网零部件中常用的3种终端锚固线夹在服役、结构、制造等方面各具特点,研制应用一种结构和制造工艺统一、性能和安全可靠性更高、安装简单的高速铁路终端锚固线夹势在必行,对确保高速铁路接触网安全运行具有重要意义。

连铸轧坯锻后端部开裂原因研究

Φ600 mm连铸圆坯经轧机轧制为240 mm2方坯,快锻机将240 mm2轧坯锻造为Φ150 mm轴类锻件,部分锻件端部出现开裂现象。为此采用模拟锻造、超声波探伤、材料纵剖等手段,寻找产生开裂的原因,最终定性为轧坯内部的[H]原子超过一定的量后,在放置过程中结合为[H]分子,体积急剧膨胀,造成原材料内部晶间开裂缺陷,经锻造后出现开裂现象。为了减少H对轴坯内部质量的影响,在轧后红钢状态下选择合理的缓冷工艺,改善轧坯内部质量,杜绝在用户现场出现端部开裂问题。