旋转挤压工艺对耐热铝合金组织及性能的影响

为改善Al-Si-Fe合金的力学性能,设计了一种旋转挤压工艺,在正挤压的同时,通过凹模的旋转使材料产生一定的纯剪切变形,变形的叠加既可以细化组织又可以破碎合金粉末颗粒的原始边界,在后续烧结时能够实现颗粒之间更好的冶金结合,从而提高材料的力学性能,并实现材料的连续制备。研究表明,经旋转挤压的合金材料烧结后的密度达到理论密度的97%,为2.70 g/cm3,显微硬度160 HV,抗拉强度396 MPa。

随焊旋转挤压控制薄板焊件应力变形新方法

提出随焊旋转挤压(Welding with trailing rotating extrusion,WTRE)控制薄板焊件残余应力和变形新方法,其工作原理为:通过一工作端为圆柱状的挤压头跟随电弧对焊缝区金属进行旋转挤压,延展焊后变短的焊缝及近缝区金属,降低该部位的纵向残余拉应力水平从而达到减小焊接变形的目的。该方法设备简单,容易实现自动化,工作时噪声小。试验结果表明:WTRE法可以显著降低薄板焊件的残余应力和变形,在合适的工艺参数下,能够将2mm厚2A12T4铝合金焊件的残余变形降低到常规焊件变形量的4%以下。

用旋转挤压方法控制薄板的焊接变形

提出了旋转挤压控制薄板焊接变形的新方法,它是利用特定形状的挤压头对焊缝及近缝区金属进行旋转挤压,产生拉伸塑性应变,减小甚至抵消残余压缩塑性应变,以此来消除焊接残余变形。该方法处理后的焊道表面平整光滑,减小了应力集中。结果表明,旋转挤压法能将薄壁构件焊接变形降到非常低的水平,选择适当的工艺参数,该方法能将焊接残余变形控制在常规焊接状态的3%以下。旋转挤压控制薄板焊接变形的效果与多个工艺参数有关,只有当各个工艺参数取值适当且匹配良好时,才能取得良好的焊接变形控制效果。

随焊旋转挤压对铝合金焊接接头组织和性能的影响

随焊旋转挤压是一种能够控制薄壁结构焊接应力和变形的新方法,这种方法同时能改善焊接接头的微观组织和力学性能。对2A12T4铝合金焊接接头的金相观察表明,随焊旋转挤压焊缝区晶粒明显细化,组织更加致密,气孔等缺陷大大减少。拉伸和三点弯曲试验结果表明,随焊旋转挤压之后焊接接头的抗拉强度、抗弯强度等力学性能得到不同程度的提高。由于薄弱的焊趾部位得到强化,部分试件的裂纹萌生部位由焊趾转移到焊缝。

随焊冲击旋转挤压控制TC4薄板焊接失稳变形工艺

薄板钛合金在焊后存在较大的残余压应力,使其发生失稳变形,很多情况下,结构不能满足设计要求,必须采取措施减少失稳变形.文中采用随焊冲击旋转挤压的方式,对焊接过程中尚处于较高温度的焊缝部位进行塑性延展,减少焊接时发生的塑性收缩量,降低残余压应力的值,从而减少焊接变形量.对焊后薄板的变形挠度和残余应力进行了测量,变形挠度下降到原来挠度的1/8,并且随着加载时输入电压的提高,变形的挠度进一步下降.结果表明,在焊接过程中采用随焊冲击旋转挤压方式控制薄板Ti-6Al-4V失稳变形是可行的.

TC4薄板随焊旋转挤压工艺

薄板钛合金由于在焊后存在较大的残余压应力,使得其易发生失稳变形.采用随焊旋转挤压方式,对焊缝高温部位进行塑性延展,减少焊接时所发生的塑性收缩量,降低残余压应力的值,从而降低焊接变形量.采用拉伸试验、拉伸断口SEM分析和焊后薄板的变形挠度的测量等试验.结果表明,随焊旋转挤压焊件的变形挠度可以下降到常规焊件挠度的2/3,并且随着加载应力的增加,变形的挠度可以进一步下降.说明在焊接过程中采用随焊旋转挤压方式控制薄板TC4失稳变形是可行的.

铝合金薄板焊件旋转挤压矫形研究

从焊接残余变形的产生机理出发,提出了能够矫正薄板焊件残余变形的旋转挤压法,并阐述了该法的工作原理及其控制焊接变形的机理.利用由铣床改造的试验装置对旋转挤压工艺进行了研究.试验结果表明,旋转挤压法能够显著降低2A12T4铝合金薄板的焊接残余变形,选择适当的工艺参数,该方法能将焊接残余变形控制在常规焊接状态的3%以下.旋转挤压控制焊接变形的效果与一些工艺参数有关,保持其它参数不变,工件的行走速度越慢,焊件的残余变形越小.另外,只有当焊缝和近缝区金属均能被挤压头充分延展时,才能取得良好的焊接变形控制效果.

曲面冲击头随焊冲击旋转挤压法控制40Cr钢冷裂纹

采用随焊冲击旋转挤压法控制高强钢冷裂纹。为了增强加载区域的塑性延展,进行了曲面冲击头的设计,对强拘束度条件下40Cr钢工件,利用冲击旋转挤压曲面头进行了间距分别为80mm、100mm和110mm的随焊加载。采用小孔法测量了接头处的残余应力。实验结果表明,随焊冲击旋转挤压法能够显著减小残余应力,从减小接头残余应力的角度控制了高强钢焊接冷裂纹。

热处理对旋转挤压Al-Ti金属间化合物结构的影响

采用旋转挤压合金化方法制备出Al-Ti金属间化合物,通过X射线衍射仪、扫描电镜对旋转挤压合金化过程中的Al-Ti化合物结构演变及热处理对合金化组织结构的影响等进行分析。结果表明:经旋转挤压后,块体主要由Al3Ti、Al5Ti2以及基体单相构成,晶粒尺寸达到微米级;热处理导致诸多衍射峰强度低的亚稳态相出现,当温度升高至550℃,则Al3Ti化合相的衍射峰相当明显。在给定温度下,当保温时间延长至7h后,过渡相AlTi2基本消失,全部为亚稳相Al3Ti,挤压块的晶粒尺寸增大,但仍在微米尺度范围。

旋转挤压制粒成型力学建模及分析

文章旨在建立旋转挤压制粒过程的力学模型并对各影响因素进行讨论。通过对旋转挤压制粒原理进行分析,指出制粒过程的本质是通过模辊载荷作用将物料在模孔内压制成颗粒的过程。基于广义胡克定律建立了模孔内物料挤压成型的压强模型,通过模孔压强的曲面图分析各因素的影响规律和作用机理。分析结果表明,原料纤维朝向对制粒性能的影响是由于物料各向泊松比差异造成的;物料特性(泊松比、摩擦系数)和模孔长径比对成型压强影响很大,尤其当各参数数值较大时模孔型压强的增大趋势十分显著。该研究结论对于降低制粒能耗和延长环模使用寿命提供了有效的理论依据。

TC4薄板焊接件随焊冲击旋转挤压力计算

针对TC4薄壁结构易产生显著的焊接变形问题,采用随焊冲击旋转挤压工艺来控制TC4薄壁结构的焊接变形.工艺过程的冲击旋转挤压作用表征是关键,文中采用基于动态应变仪的测量系统,实现了冲击旋转挤压过程的实时测量;在弹性变形和过程能量守恒的条件下,厚度、弹性模量将对TC4薄板板件所受的压缩应力产生影响;并采用有限元分析的方式,确定了冲击杆端部与TC4薄板接触部位所受应力的情况.从而建立了外加载荷与工件上所受作用力的关系.

旋转挤压式污泥脱水机研制与改进

旋转挤压式污泥脱水机是近年来国内外最新发展起来的一种过滤分离机械,是新型的环保装置。本文介绍了旋转挤压式污泥脱水机的原理和北京化工大学机电学院完成旋转挤压式污泥脱水机的设计、制造的情况及此机型在国内的应用前景。

随焊冲击旋转挤压控制LD10薄板件焊接变形和热裂纹的研究

LD10铝合金薄板在焊接过程中易产生焊接热裂纹,焊后薄板件易产生较大的焊接变形。采用冲击旋转挤压头对焊缝及相邻区域施加一定频率的冲击旋转挤压作用,使焊缝及近缝区产生塑性延展;对LD10常规焊接件和随焊冲击旋转挤压件的焊接残余变形与焊接残余应力进行测量,对比分析了常规焊接件和随焊冲击旋转挤压件的拉伸试验、维氏硬度、断口分析和金相组织,明确了随焊冲击旋转挤压工艺对焊接件组织及性能的影响。试验结果表明,随焊冲击旋转挤压处理后,工件的残余应力被降低到较低水平,随焊冲击旋转挤压工艺起到控制焊接残余应力和变形的作用,并且抑制了焊接热裂纹的产生。

随焊旋转挤压控制焊接热裂纹试验分析

介绍了随焊旋转挤压法的基本工作原理及其对焊接残余变形的控制效果.以高强铝合金2A12T4为研究材料,对随焊旋转挤压控制焊接热裂纹进行了试验研究和机理分析.结果表明,在合适的工艺参数下,该方法能够有效抑制铝合金焊接热裂纹的产生和扩展.挤压头与焊枪的距离和其对工件的垂直压力是决定焊接热裂纹控制效果的两个重要参数.随焊旋转挤压控制焊接热裂纹的机理是基于对起弧端热裂纹的压合和对焊件回转变形的拘束作用.

旋转挤压裂纹萌生趋势的数值模拟

针对旋转挤压成形易产生裂纹的问题，利用Deform-3D有限元软件对AZ31镁合金旋转挤压过程进行了裂纹萌生的模拟，研究凸模在轴向一周向加载和径向一周向加载过程中，凸模圆角半径与摩擦系数对试样裂纹损伤分布的影响。结果显示，摩擦系数越大，裂纹损伤因子越大；凸模圆角半径越大，裂纹损伤因子越小，虽然凸模圆角半径R大于8mm时裂纹损伤因子仍在减小，但是考虑工艺及材料利用，凸模圆角半径R为8mm时最佳。通过单独径向、周向旋转挤压数值模拟，并与实验结果对比验证，得到轴向一周向加载下，筋部上区域损伤最大；径向一周向加载对试样的损伤影响较小。

AZ80镁合金开口凸模旋转挤压过程中的空洞演化研究

针对镁合金材料中存在的空洞问题,利用DEFORM-3D有限元软件对AZ80镁合金开口凸模旋转挤压过程中的空洞演化进行了数值模拟,研究挤压速度和旋转速度对球体型空洞缺陷演化的影响,得到空洞闭合的临界条件。结果表明:挤压速度(取值范围为0. 05～5 mm·s^(-1))小于0. 5 mm·s^(-1)时,挤压速度越大,空洞闭合速度越快,空洞闭合所需临界压下量越小;挤压速度大于0. 5 mm·s^(-1)时,挤压速度越大,空洞闭合速度越慢,空洞闭合所需临界压下量越大;旋转速度(取值范围为0. 04～0. 4 rad·s-1)越大,空洞闭合速度越慢,空洞闭合所需临界压下量越大。通过分析变形过程中空洞周围的应变场,提出当空洞周围的等效应变达到0. 453或者更大值时,空洞闭合。在Gleeble-3500热模拟机上进行物理实验,验证了模拟结果的可靠性,为进一步的实验研究提供指导。

基于凸模结构的内筋壳体旋转挤压成形折叠缺陷研究

针对旋转挤压成形易产生折叠缺陷的问题,利用刚塑性有限元法对镁合金内筋壳体旋转挤压成形过程进行了数值模拟,对比分析了在不同形状的凸模作用下变形区金属流动规律、节点应变和折叠角,探讨了折叠产生的原因.结果表明:折叠缺陷是由于凸模间隙区金属受凸模轴向-周向加载产生凸起,凸起金属受凸模周向加载作用与壳体内侧壁金属汇流;变形区凸起金属轴向流动速度沿径向方向呈递减趋势时无折叠缺陷产生,反之则产生折叠缺陷;增大过度圆角和梯形工作带设计可以避免折叠缺陷产生.

凸模结构对镁合金内环筋壳体旋转挤压成形过程的影响研究

利用Deform有限元模拟软件对镁合金内环筋壳体的旋转挤压成形过程进行了数值模拟,研究了凸模结构对成形力、成筋高度和折叠缺陷的影响。结果表明:当凸模工作带高度与环形槽高度的比值M(取值范围为0.67-2)为1时,成形力最大;M越大,内环筋高度越高。在转速为4r/min,M为0.67和2时折叠较为明显,M为1时,折叠缺陷基本消失。随着M增大,成形筋高度值随之增大。最后,进行了实验验证,验证了数值模拟的可靠性。

基于应变分布均匀性的镁合金内环筋壳体旋转挤压成形工艺优化

以AZ80镁合金内环筋壳体为研究对象,针对一种新型旋转挤压成形工艺,通过有限元数值模拟研究热力耦合条件下成形过程中应变分布规律,以及在轴向、径向多运动复杂应力状态下工艺参数对AZ80镁合金内环筋壳体金属流动及应变分布均匀性的影响,获取最佳工艺参数组合。建立基于累计分布概率的应变均匀性评价指标,设计正交试验,研究不同工艺参数对AZ80镁合金内环筋壳体应变分布均匀性的影响。结果表明:轴向速度和旋转速度为应变分布均匀性的显著影响因素;最佳旋转挤压工艺参数,挤压温度为380℃,下压速度为0.001 m/s,凹模转速为1 rad/s,径向挤压速度为0.01 m/s。模拟结果与实际成形尺寸匹配良好,成形后的AZ80镁合金内环筋壳体尺寸精度合格,环筋尺寸及质量满足要求。