基于剪普复合旋压方法的双轮同步旋压技术

以解决小平面封底、二次曲线型、大直径、厚壁头罩类壳体旋压成形难题为目的,提出集成了厚壁板坯短剪切渐进成形轨迹设计、普旋预成形与短剪切成形轨迹配合设计、镜像双旋轮同步旋压精确控制、加热旋压控温曲线标定等技术内容,有别于传统的剪切旋压、普通旋压的单模具剪普复合旋压方法。通过试验,摸索了多道次普旋预成形和单模具剪普复合旋压成形基本规律,总结了旋压轨迹设计方法。实现了二次曲线厚壁头罩单模具一次成形,直径、壁厚、轮廓度等主要精度误差均小于0.2 mm。

薄壁深杯形件多工艺复合旋压成形机理研究

针对传统的薄壁深杯形件成形流程长、效率低、质量控制难的问题,提出采用拉深-流动多工艺复合旋压方法实现此类零件的高效短流程精确制备。基于Abaqus有限元软件建立了SPHC热轧钢薄壁深杯形件拉深-流动多工艺复合旋压成形有限元模型,研究了深杯形件复合旋压成形时的应力应变分布及材料流动行为,揭示了复合旋压的成形机理,结合复合旋压成形试验,验证了有限元模拟的准确性。结果表明:采用多工艺复合旋压工艺可实现深杯形零件的单道次旋压成形,并可获得成形质量良好的薄壁深杯形零件。按照材料变形状况,多工艺复合旋压可分为拉深旋压阶段、流动旋压起始阶段和复合旋压稳定阶段;在流动旋压起始阶段最大等效应变随旋压的进行而急剧上升;在稳定旋压阶段最大等效应变出现在已成形区域,其变形状态为轴向与切向拉伸、径向压缩,而过渡区域为轴向拉伸、径向与切向压缩。流动旋压起始阶段,贴模区域材料向口部的轴向流动随着拉深旋压用与流动旋压用旋轮间的轴向错距量的增大而增大。在复合旋压稳定阶段,坯料与拉深旋压用旋轮接触的外侧区域受三向压应力,而内侧区域受到三向拉应力的作用,坯料与流动旋压用旋轮接触区域受三向压应力作用。为保证旋压成形质量,旋压拉深旋压用旋轮与流动旋压用旋轮之间的轴向错距量应取值大于5.3 mm。

关于复合旋压工艺的讨论

1.旋压工艺基本概念简述 旋压工艺基本分为普通旋压和强力旋压两种。普通旋压是指在旋压过程中保持料厚基本不变(由于工艺因素料厚会有一定的变薄,但不是工艺上的要求),通过改变钣坯的形状而成形工件。

TA15钛合金筒-锥复合曲母线构件旋压成形工艺研究

TA15钛合金作为一种高比强度结构材料具有良好的室温和高温强度、热稳定性能,广泛应用于飞机、导弹和发动机等飞行器,实现关键受力构件的减重要求.本文针对钛合金筒-锥复合曲母线构件的特点,重点开展了TA15钛合金薄壁曲母线构件热旋压成形技术的研究,采用剪切旋压预成形,强力旋压/普通旋压多道次复合旋压终成形的工艺方案,获得了成形质量较好的TA15钛合金筒-锥复合曲母线旋压件.建立了多道次曲母线构件的有限元模型,结合旋压实验解释了强旋/普旋复合成形过程中出现的典型缺陷产生机制.对热旋压过程坯料的显微组织观察分析发现,剪切旋压对显微组织具有一定程度的晶粒破碎作用,多道次强旋/普旋复合旋压成形后显微组织沿构件轴向和切向都发生伸长.经历剪切旋压和多道次强旋普旋复合旋压成形后,坯料的微观组织更加细化,且均匀性得到改善.TA15钛合金旋压成形工件的单向拉伸实验结果表明,相对于原始坯料旋压件强度明显提高,塑性略有下降.

锥筒形件剪切-拉深复合旋压成形可旋性表征方法研究

针对锥筒形件剪切-拉深复合旋压时可旋性表征困难的问题,提出采用可旋性表征曲线对其进行表征。基于Abaqus软件建立了镍基高温合金锥筒形件全流程复合旋压成形有限元模型,分析了不同半锥角锥筒形件的破裂及起皱情况,进而获得其极限拉深系数;在此基础上,构建了锥筒形件剪切-拉深复合旋压成形的可旋性表征曲线,获得了锥筒形件复合旋压成形时的安全区以及破裂起皱区,并通过复合旋压工艺试验验证了有限元模型的可靠性。结果表明:采用剪切旋压时的半锥角为横坐标、拉深旋压时的极限旋压系数为纵坐标所构建的可旋性表征曲线,可实现对锥筒形件剪切-拉深复合旋压成形可旋性的有效表征。

不锈钢/管线钢旋压复合管道焊接工艺研究

论述了不锈钢/管线钢复合管焊接后的接头性能。石油管道制造中已采用不锈钢作衬里外套管线钢,应用旋压技术将两者过盈配合从而形成复合管道,已广泛应用于石油输送行业。该复合管道具有既能节约贵重材料,又具备耐腐蚀性能要求的特点,因而具有十分广阔的应用前景。但由于复合管道现场施工焊接中涉及异种金属的连接,又常常导致焊接接头力学性能的若干问题。本课题针对企业的产品制造,采用氩弧焊打底、焊条电弧焊盖面工艺进行焊接,对焊缝金属微观组织与性能开展系统研究,分析焊接过程特征与注意事项,为工程应用提供参考。

空心轴穿孔旋压复合成形的有限元仿真

针对空心轴加工工艺复杂、材料利用率及加工效率低等问题,将某型空心轴穿孔及旋压成形工艺复合为穿孔旋压成形工艺,对其成形原理进行了分析。运用有限元软件Simufact建立了穿孔旋压复合成形仿真模型,对其在不同成形时间下的等效应力、等效应变等参数进行了有限元仿真,得到等效应力、等效应变的变化规律。结果表明:随着穿孔旋压成形的不断进行,最大等效应力及应变都逐渐向加工成形部位移动;不同成形时间下,最大等效应力及应变分布不同;随着距成形起始点的空心轴长度距离及距内侧厚度方向距离的增加,最大应变都先减小后增加。该研究能为空心轴穿孔旋压复合成形模具设计和工艺参数优化提供参考。

铝合金大型复杂薄壁壳体旋压研究进展

大型复杂薄壁壳体是航空航天等高技术产业迅速发展的迫切需求,带横向内筋大型复杂薄壁壳体是其中的典型代表。然而,带横向内筋大型复杂薄壁壳体多道次复合旋压却是一个多因素耦合作用下的复杂塑性成形过程。作者采用数值模拟和实验相结合的方法,以铝合金带横向内筋大型复杂薄壁壳体为代表,建立大型复杂薄壁壳体复合旋压全过程仿真平台与模型,研究不同条件下大型复杂薄壁壳体复合旋压及其特征结构旋压过程中的不均匀塑性变形行为和成形缺陷的形成机理。揭示不同塑性变形行为对工件内筋质量的影响规律,获得对不同塑性变形行为有决定性影响的因素,确定合理的毛坯、工艺和旋轮参数的选择准则。研究结果对发展大型复杂薄壁壳体精确成形技术具有重要的理论意义和实际应用价值。

旋压间隙对大型复杂薄壁壳体多道次旋压中第二道次成形质量的影响

文章研究旋压间隙对大型复杂薄壁壳体多道次复合旋压的影响。通过采用导入第一道次旋压卸载回弹后工件形状尺寸与场变量信息的方法,建立了包含回弹和退火的第二道次旋压成形实体单元模型。研究了旋压间隙对大型复杂薄壁壳体第二道次成形质量的影响。结果表明:①随着旋压间隙的增加,成形高度先增加后减小,不同旋压间隙下大型双锥形件小锥角段均不同程度地存在局部壁厚减薄现象;随着旋压间隙的增加,周向压应力和切向拉应力减小,因此起皱和拉裂的可能性减小。②在大型复杂薄壁壳体多道次的旋压过程中,第一道次必须尽量减薄,形状尽量逼近后续道次成形形状。基于数值模拟结果确定的实验方案,获得了满足终旋要求的大型复杂薄壁壳体旋压预成形件。

30CrMnSiA薄壁偏心异形件旋压成形工艺

采用多道次有芯复合旋压工艺,成功地加工出了30CrMnSiA薄壁偏心异形件,并探讨了这种非对称工件旋压成形的规律。

铝合金大型薄壁异型曲面封头旋压成形研究进展

大型薄壁异型曲面整体构件是航天航空等重要领域迫切需要的高性能轻量化构件。旋压和淬火是实现该类构件整体化制造和性能控制的一种有效途径。然而,大型薄壁异型曲面旋压是多因素耦合作用下的多道次局部加载/卸载复杂过程,成形过程中易出现局部损伤破裂、起皱、隆起、不贴模等缺陷,且旋压后的淬火过程还易造成大的残余应力和淬火变形,并决定着构件的最终使用性能。在建立大型薄壁异型曲面构件旋压和淬火全过程有限元模型的基础上,分析大型薄壁异型曲面构件旋压过程中应力应变分布与变化规律;研究失稳起皱缺陷的形成机理,获得旋压工艺参数对薄壁壳体凸缘周向压应力的影响规律,提出控制凸缘起皱的方法;研究板坯尺寸波动对成形质量的影响;研究获得大型薄壁异型曲面封头旋压件淬火残余应力分布规律和淬火变形规律。

大长细比带凹底筒形件旋压成形方法研究

针对大长细比带凹底筒形件采用拼焊成形时工艺复杂、成形精度低、产品质量差等缺陷,提出采用普通旋压与强力旋压相结合的复合旋压成形方法来实现其完整制造,通过理论分析获得了复合旋压成形过程中变形量的分配原则。采用普旋圆弧形与强旋直线形相结合的旋轮轨迹,旋压成形筒形件的凹底部分,在旋压系数大于极限旋压系数的条件下拉深旋压获得筒形坯料,采用圆弧形及双锥面旋轮分别将屏蔽罩圆弧段及直筒段旋压减薄到规定尺寸等工序,成功加工出高精度的长细比为2.01的带凹底筒形件,同时生产效率提高了50%左右,为此类零件的制造提供了一种全新的方法。

钼金属板材热态强力旋压工艺研究

通过分析蓝宝石单晶生长用旋压钼坩埚的服役过程、钼坩埚的不同部位对蓝宝石生长的作用及影响规律,给出了旋压钼坩埚的失效形式和质量控制要素。通过试验研究旋压载荷因素(旋轮成形角α、旋轮半径Dρ、旋轮尖角半径ρ、旋轮安装角β、旋轮布局)、壁厚道次减薄率ψt、旋轮进给量f、芯模-旋轮间隙δ、主轴转速n、旋压温度、加热方式、退火温度和时间等工艺参数,分析底部圆弧部分外裂纹、底部圆弧部分内裂纹、侧壁部分外表面过深毛刺、口部开裂、侧壁壁厚不足、周向壁厚不均、底部圆角下塌、口部尺寸误差等钼坩埚缺陷的影响因素、形成原因及其解决方法,开发出钼金属板材热态旋压工艺。同时,给出了钼金属旋压过程中显微组织演变规律。