熔模精铸K4169合金复杂薄壁件缺陷预测与实验研究

采用ProCAST有限元软件对K4169镍基高温合金复杂薄壁类铸件熔模精铸的充型、凝固过程进行数值模拟,分析铸造过程中的温度场,对缺陷的形成进行预测,并使用相同的工艺参数对复杂薄壁铸件进行浇注,对其缩松水平、显微组织和拉伸力学性能进行研究。结果表明:在浇注温度为1530℃、模壳预热温度为1000℃时,金属液充型平稳,凝固过程符合顺序凝固原则,铸件整体缺陷较少;统计不同部位的显微缩松平均体积分数,最高约为1.01%;薄壁区域的二次枝晶间距最小约为18.4μm,厚大部位的二次枝晶间距最大为38.8μm;K4169合金的铸态组织为树枝晶组织,经过标准热处理后枝晶长大、变粗,晶粒内树枝晶形貌已不明显;标准热处理态K4169合金的平均室温抗拉强度为785.0 MPa,平均屈服强度为659.7 MPa,平均断后伸长率为13.9%,缩松水平会显著影响抗拉强度、屈服强度两项指标,但伸长率变化不明显。

一种高硬度复杂薄壁翼片的机械加工工艺设计

一种高硬度复杂薄壁翼片目前没有高速铣削的加工手段可利用,需要普通铣削结合真空炉处理的方式来满足产品技术要求,加工难度大,生产进度紧。通过工艺攻关、工艺优化形成了翼片的机械加工工艺方案,采用普通铣削后进行真空炉淬火的方式保证翼片角度、厚度、孔径和力学性能要求,最后用电火花切割的方式将工件与工艺台分离保证翼轴孔距和外形尺寸。结合真空炉处理和电火花切割的特点,及时处理了加工过程中出现的热处理变形、切割外形导致孔距超差等技术问题,最终保证首批次合格产品按进度交付。所涉及到的翼片工艺方案、工艺台、定位基准选择、控制热处理变形的工装、电火花切割工装等内容属于西安现代控制技术研究所首次应用,具有创新性,对于弹体结构件中技术要求较高的翼片及同类结构的零件有一定的参考价值。

航天复杂薄壁零件加工工艺知识图谱构建及其应用

针对航天复杂薄壁零件加工工艺数据结构化程度低、难以重用等问题,将知识图谱引入工艺设计领域,提出了一种典型的复杂薄壁零件加工工艺知识图谱构建方法。首先,自顶向下定义工艺知识层次结构,利用本体建模构建了模式层;其次,利用知识抽取、知识融合及本体关系建立的方法自底向上构建了数据层,通过Neo4j图数据库完成了模式层与数据层的映射,并实现了工艺知识的可视化表征和快速检索;然后,在构建完成的工艺知识图谱基础上,结合零件属性和特征拓扑关系的相似度实现了工艺路线推荐;最后,搭建了复杂薄壁零件加工工艺知识图谱可视化系统,并以框段类零件为例展示了工艺知识检索与工艺路线推荐功能。研究结果表明:对基于知识图谱和相似度计算的工艺路线推荐模型进行了500次测试,有94.7%的推荐列表中存在与目标零件相符的工艺路线。这证明了该工艺知识图谱的构建方法是可行的,并且其对工艺设计工作起到辅助决策作用,可以有效提高工艺查询和设计的效率。

基于知识图谱的复杂薄壁零件机械加工工艺知识建模研究

智能工艺设计是数字孪生环境下工艺设计的核心,零件工艺知识建模是实现基于数字孪生的智能工艺设计的前提。为此,针对航空航天领域复杂薄壁零件机械加工工艺数据结构化程度低、难以重用的问题,提出了典型复杂薄壁零件机械加工工艺知识图谱的构建和质量评估方法。首先,对机械加工工艺知识组成和结构进行分析。其次,通过本体建模、知识抽取、知识储存等相关技术实现了工艺知识的可视化表征,并基于Neo4j图数据库实现机械加工工艺知识检索。最后,利用层次分析法对构建完成的知识图谱进行评估,并以框段类零件的机械加工工艺知识为验证对象,得到子图谱的综合准确度为92.28%。试验结果表明,基于知识图谱的工艺知识建模方法切实可行,有助于实现工艺知识的有效组织和重用,为数字孪生的智能工艺设计奠定基础。

航空发动机用高温合金复杂薄壁精密铸件尺寸精度控制技术研究进展

高温合金主要应用于涡轮后机匣、扩压器、预旋喷嘴等航空关键热端部件,采用整体精密铸造技术取代“分体铸造+焊接”成形方法,可减少零件数量和加工工序、提升可靠性、减轻质量,是航空发动机先进材料加工关键核心技术之一。然而复杂薄壁构件液态精密成型存在尺寸超差难题,导致发动机气动性能降低,装配精度下降,是长期制约我国航空发动机关键构件制造质量的瓶颈问题。本文综述目前国内外在高温合金精密铸造尺寸精度控制方面的研究进展,并对基于数字化和智能化技术的发展趋势进行了前瞻性分析和探讨,未来迫切需要构建液态精密成型数字孪生平台,发展更先进的尺寸变形精准定量智能预测方法以及压蜡模具内腔型面设计理论。

复杂薄壁航空整体钣金件的液压成型工艺研究

当前,复杂薄壁件已被广泛地应用于各个领域,其特殊的加工方法和工艺技术也备受人们的重视。液压成型是一种新型的高效率的成型工艺。该方法不仅可以减少模具数目,而且可以改善加工精度及材料的成型特性,而且可以适用于多种生产要求及使用环境。目前,液压成型技术已被越来越多的应用于各种复杂薄壁件的制造,并起到了很大的作用。本文通过对飞机复杂薄壁件的特性和压成成型机理的研究,对其在航空行业中的应用进行了详细的分析,以期推动该行业的发展。

复杂薄壁结构生产线和关键工艺标准体系研究

随着装备对轻量化、长寿命、高可靠要求的大幅提升,发展复杂薄壁结构具有重要的意义。在研究复杂薄壁结构发展现状的基础上,提出了复杂薄壁生产线和关键工艺标准体系的建设原则和框架结构,为复杂薄壁结构的生产制造效率提升、质量提高和成本降低提供技术基础保障。

复杂薄壁零件典型特征智能编程技术应用研究

为提高复杂薄壁零件编程效率和质量,以及程序的标准化程度,研究了复杂薄壁零件基于典型特征的智能编程方法。基于模型进行特征识别,基于特征检索加工策略,自动推理加工方案并生成刀轨。最后,基于NX平台开发出基于该方法的智能编程系统并以某航天器复杂薄壁零件进行了测试验证。测试结果表明,该方法可实现复杂薄壁零件基于特征的智能数控程序编制,编程效率提升40%以上。

大型复杂薄壁钛合金铸件熔模精密铸造研究现状及发展

从钛合金的熔炼、熔模精密铸造技术、钛合金铸造缺陷及检测方面介绍了大型复杂薄壁钛合金铸件精铸技术,大型复杂薄壁钛合金铸件的发展和应用现状,以及相关的铸造技术和充型过程数值模拟的应用,并提出了大型复杂薄壁钛合金铸件熔模精密铸造的发展趋势。

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。

铝合金大型复杂薄壁壳体多道次旋压缺陷形成机理

铝合金大型复杂薄壁壳体旋压是多道次、多参数耦合作用下的复杂非线性过程,该过程中易出现反挤、鼓包、破裂等缺陷。采用实验和有限元模拟相结合的方法,分析这些缺陷的形成机理。结果表明,过大减薄率引起的旋轮前方金属隆起是导致反挤、鼓包、环状剥离及周向开裂的主因,过高的芯模转速会导致周向开裂和鳞状剥离等缺陷。提出了相应的缺陷防止措施,即采用24%以内的减薄率可以避免旋轮前方金属的严重隆起;限制芯模转速过高,以避免周向开裂和鳞状剥离等缺陷的发生。采用这些措施旋制出了合格的铝合金大型复杂薄壁壳体。

大型复杂薄壁壳体第一道次旋压成形质量分析

为优化大型复杂薄壁壳体第一道次旋压的工艺参数,基于ABAQUS平台建立了大型锥形件实体单元仿真模型,二次开发实现了实体单元的壁厚和贴模度输出功能,分析了坯料直径及成形区与成形外端相互作用对大型锥形件强旋成形的影响.同时采用正交试验设计安排模拟方案,研究了工艺参数对大型锥形件强旋成形质量的影响规律,得出了较优的工艺参数组合.结果表明:旋压间隙是最重要的影响因素,零偏离附近的成形质量最好;稍大的旋轮圆角半径有利于降低大型锥形件强旋过程中出现局部失稳和拉裂的可能性;稍大的旋轮进给比有利于改善大型锥形件的壁厚均匀性和贴模性、减小壁厚偏差和出现局部失稳的可能性.

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。

A357铝合金大型复杂薄壁构件的淬火温度场、残余应力及变形的有限元分析(英文)

基于ABAQUS软件,采用有限元模拟计算的方法对A357铝合金大型复杂薄壁构件的淬火过程进行研究。通过采用传统的反传热方法,对不同淬火介质在不同温度下的换热系数进行精确求解。精确的换热系数确保对A357铝合金大型复杂薄壁构件淬火过程中温度场预测的准确性。采用3种淬火介质(水、机油,5%-UCON淬火试剂A)。通过综合考虑淬火介质及温度因素,对薄壁构件的残余应力及变形的分布和大小进行有限元预测,得到构件淬火结束后的最大残余应力及变形。

复杂薄壁件熔模铸造制模工艺的研究

研究了某型号大马力车辆发动机上的复杂薄壁件熔模铸造制模工艺。分析了铸件结构以及分型面和压型尺寸等因素,并设计制作出模具。综合考察了注蜡温度、注蜡速度、保压时间及冷却时间对蜡模质量的影响,获得了较优的制模工艺。在注蜡压力5MPa,保压时间25s,注蜡温度58℃,注蜡速度8mL/s,冷却时间10min时,所得到的蜡模质量良好。

大型复杂薄壁铝合金铸件的真空增压铸造技术

论述了真空增压铸造技术原理。真空增压铸造具有提高合金的充型能力、改善铸件的致密度和针孔度级别的工艺特性和优点,适合于质量要求高、复杂程度要求高的铝合金铸件,尤其适合大型复杂薄壁铝合金铸件。介绍了铝合金铸造成型技术在美国导弹舱体制造中的应用,分析了某耐压铝合金导弹薄壁结构舱体的铸造成形,并提出了相应的技术对策。

A357铝合金复杂薄壁铸件的反重力铸造研究

研制了一种反重力铸造设备,采用模糊智能控制,具有优越的充型条件和凝固条件。利用自制的反重力设备铸造了A357铝合金复杂薄壁铸件。结果表明,智能控制下的反重力铸造设备运行良好,控制可靠;铸造的铝合金复杂薄壁铸件充型完整,晶粒细小,组织致密,实现了精确成形和组织控制的一体化。

航天器复杂薄壁镁合金铸件低压铸造工艺研究

分析了航天器复杂薄壁镁合金低压铸造的特点和容易出现的铸造缺陷以及这些缺陷的产生原因。提出综合重力铸造和低压浇注的优点,即铸件上部增设冒口,底部放置冷铁,金属液在压力作用下以底注的方式注入型腔,依靠冒口和低压金属液从上下两个方面对铸件进行补缩,采用片状直浇道控制金属液流量;适当降低升液、充型速度和压力,改善铸型排气能力,结果铸件尺寸精度高,内部质量优良。

Ni_3Al基合金复杂薄壁件精铸过程数值模拟

Ni3Al基合金复杂薄壁件的精铸成形很困难,容易出现浇不足和热裂等缺陷。文中运用Procast铸造模拟工程软件对薄壁件铸造过程的流场、温度场及应力场等进行模拟,对Ni3Al基合金大尺寸薄壁精铸件的精密铸造工艺进行了优化,采用Ni3Al基合金复杂薄壁件的高模温铸造,从而实现了薄壁件的顺利充型,并提高了薄壁件的质量。

复杂薄壁断面的自由扭转惯性矩的数值分析

通过自由扭转理论推导出复杂薄壁箱梁断面的自由扭转惯性矩的计算方法;采用实际复杂薄壁箱梁断面进行了数值验证,并和使用有限元方法计算的结果进行了比较.结果表明,这是一种简单实用且精度较高的计算方法.