2A12铝合金大曲率半径钣金件热变形-淬火复合成形回弹规律

航空航天领域存在一批种类多、批量小的大曲率半径铝合金钣金件,其常温成形时回弹大、成形精度差。为此,提出通过热变形-淬火复合成形来实现大曲率半径钣金件的回弹控制。首先,以大曲率半径带状构件为研究对象,揭示热变形-淬火复合成形回弹规律,并结合仿真进行回弹机制分析;然后,采用仿真得到的最佳工艺参数,进行复杂口框件成形。结果表明:较高温度利于抑制回弹,当温度达到490℃时,试件完全贴模;而常温成形时,试件几乎恢复平板形状。高温下切向应力显著降低,弹性变形较小,且模内淬火大幅限制了热畸变,进一步抑制了回弹。抑制2A12铝合金大曲率半径钣金件热变形-淬火复合成形回弹的最优成形温度为490℃,在该温度下成功地成形了高精度口框件,证实了热变形-淬火复合成形可用于大曲率半径铝合金钣金件的精密成形。

42CrMo钢激光-电磁感应复合淬火过程应力与变形研究

目的提高激光强化风电机组轴承的尺寸稳定性,对激光-电磁感应复合淬火过程中的应力演化过程进行分析,并研究工艺参数对淬火变形的影响规律。方法通过考虑淬火相关的工艺过程、材料参数、热源输入及边界条件,使用COMSOL软件建立42CrMo钢激光-电磁感应复合淬火数学温度-组织-应力场多物理场耦合模型,研究淬火过程中的温度、组织和应力变化过程,并进行复合淬火实验验证。通过改进边界条件,建立轴承试件的淬火模型,通过改变相关工艺参数包括激光功率、感应功率和扫描速度,研究工艺对轴承淬火变形的影响规律,并与实际轴承实验结果进行对比。结果经实验测试结果和模型结果对比,感应和激光的温度相对误差分别为5.48%和9.69%,淬硬层深度的相对误差为5.66%,工件中心点应力相对误差为7.14%。结合温度变化和组织变化,将应力变化过程分为感应加热阶段、激光加热阶段、自然冷却阶段和强制水冷阶段。改进后的大轴承表面变形量的模拟值与实验值相对平均误差为0.58%。结论在复合淬火过程中,应力同时受到热应力和组织相变应力的影响,热应力和组织相变应力在每个阶段起作用的主体不同。随着激光功率和感应功率的减小,以及扫描速度的增大,轴承内圈外滚道表面法向位移变小,尺寸稳定性越好。

SiC_P/Al-Cu复合材料的高温热变形行为

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对SiC_p/Al-Cu复合材料进行压缩实验,研究其在温度为350~500℃、应变速率为0.01~10s-1条件下的高温塑性变形行为。由实验得出变形过程中的应力-应变曲线,建立了热变形本构方程和加工图。结果表明:复合材料高温流动应力-应变曲线主要以动态再结晶为特征,峰值应力随变形温度的降低或应变速率的升高而增加。其热压缩变形时的流变应力可采用Zener-Hollomon参数的双曲正弦形式来描述,在实验条件下平均热变形激活能Q为320.79kJ/mol。确定了加工图中的稳定区和失稳区,分析了加工图中不同区域的显微组织结构,失稳区存在颗粒破裂、孔洞等。

铝合金板材热成形-淬火一体化工艺研究进展

为解决铝合金室温塑性差和成形后热处理变形的问题,发展起来了一种铝合金板材热成形-淬火一体化新工艺。该工艺是将热处理和热成形在同一工步完成,即固溶后板材快速转移到模具中成形,然后完成模内淬火,最后通过时效来提高其强度。高温成形可提高板材成形性能,模内淬火能够保证其强度和尺寸精度。重点介绍了铝合金板材热成形-淬火一体化工艺关键技术及最新研究进展,总结了铝合金板材热成形-淬火一体化工艺实验研究和数值模拟的研究现状。

BFe30-1-1/10CrNi3 Mo V复合钢板热成形及热处理后焊接工艺研究

研究了BFe30 1 1 10CrNi3MoV复合钢板的焊接工艺和热成形工艺 ,结果表明 ,焊接后的复层铜与基层钢熔合良好 ,有效地阻止了钢侧中Fe离子对复层铜焊缝的污染。热循环引起的界面松弛对界面的剪切强度有一定的影响。

基于热成形-淬火一体化工艺的7075-T4铝合金板材的高温流变及断裂行为研究

模拟了7075-T4铝合金板材的热成形-淬火一体化工艺并进行了高温拉伸试验,以研究合金的高温力学性能和断裂机制。结果表明:在应变速率和温度共同主导下,随着初始拉伸温度的升高,合金的抗拉强度由淬火态的397.0 MPa下降到了440℃时的68.3 MPa,断后伸长率由淬火态的15%缓慢升高到了440℃时的26.1%;在0.01 s-1以上较高应变速率下,合金的抗拉强度随着应变速率的增大而升高;在0.01 s-1以下较低应变速率下,合金的抗拉强度随着应变速率的增大而降低。当沿轧制方向拉伸时,合金的抗拉强度和断后伸长率均高于沿与轧制方向呈45°和90°方向拉伸的合金,具有明显的各向异性特征。此外,合金的切向韧性与颈缩延性断裂转折温度约为358℃,断裂机制为微孔聚集型断裂。

新型热成形-淬火-碳分配工艺

变形与相变和碳分配相结合,即钢在奥氏体区变形以细化晶粒、获得高强度,在淬火过程中钢发生相变和碳分配,可实现对硬相马氏体和软相残留奥氏体的调控,是一种新型热成形-淬火-碳分配工艺。这一工艺方法可使钢获得纳米级位错型马氏体和残留奥氏体的复合组织,在不损害钢的强度的前提下,提高其力学性能。

新型热成形-淬火碳分配工艺

基于变形、相变、和碳分配同时实现的高强度钢设计思想,利用奥氏体区变形来细化晶粒,利用淬火与分配工艺使钢发生相变且进行碳分配来实现对硬相马氏体和软相残余奥氏体的调控,既一种新型热成形-淬火碳分配碳分配工艺,最终获得纳米级含有错位型马氏体和残余奥氏体的双相复合组织,这种工艺在不损害高强度钢强度的前提下,提高其力学性能,值得推广。

碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiC_p/2024Al)的热变形行为

采用Gleeble-1500热模拟实验机对17％SiCp/2024Al(体积分数)复合材料在温度为573-773 K、应变速率为0.02-0.5 s-1变形条件下的热变形行为进行了研究.结果显示,复合材料的流变应力随变形温度的升高、应变速率的降低而降低,采用位错-颗粒交互作用模型能够合理的解释复合材料的应力-应变行为;采用Power-Arrhenius型速率方程 对复合材料的热变形激活能Q进行了计算,结果显示复合材料在不同的温度区间具有不同的激活能,其中在623-723 K的变形温度区间内,激活能为250 kJ·mol-1。

热成形-淬火工艺在高速动车组复杂部件中的应用

铝合金以其密度小、强度高、耐腐蚀性好等特点,广泛应用于高铁、城市轨道交通等轨道客车的各类结构部件。然而,高强度铝合金在室温下的成形性较差,阻碍了其在复杂结构部件中的进一步应用。文章以动车组前照灯结构的成形为例,采用热成形-淬火(HFQ)工艺进行了仿真分析、工艺参数优化及试验验证,并展望了HFQ工艺在动车组典型复杂结构件中的工程化应用前景。

U型结构钢板热压——淬火复合成型工艺及模具设计

分析了U型结构钢板的外形特点,介绍了U型结构钢板在常规工艺方法加工过程中存在的主要问题,提出采用热压-淬火复合成型工艺制造U型结构钢板,研制了热压-淬火复合成型模具。实际生产表明,本文制定的热压-淬火复合成型工艺方案可行,模具结构设计合理,产品生产效率高。

变壁厚筒体构件引伸-辊挤复合成形技术及装置研究

针对外壁具有多台阶的筒形结构锻造毛坯的形状特点,提出一种引伸-辊挤复合成形技术,通过带有变内径辊轮的挤压作用实现该种构件的塑性成形,解决热冲拔工艺存在的材料利用率低、锻造毛坯质量差等问题。介绍引伸-辊挤复合成形的原理,对稳定变形条件进行分析,并完成引伸-辊挤成形装置的设计,较好地实现辊轮的同步运动,解决了飞边问题。验证结果表明,采用该工艺能够实现该类构件的精确成形,大幅度提高材料利用率,降低综合生产成本,实现节能降耗,达到了预期研究目标。

冲压件热成形淬火过程数值模拟

随着超高强度钢板在汽车制造中的应用,在高温下成形板料并迅速冷却来得到高强度的冲压件的成形方法得到了广泛的研究。对板料热成形的力-热-相变耦合过程进行了研究,通过混合定律描述了应变本构模型及应力模型。在此基础上,以U型等截面件为研究对象,运用热-力-相变耦合有限元方法对22MnB5钢板热成形及成形后的淬火过程进行了模拟,分别分析了在水冷和空冷以及随模冷却后零件的形状变化和最终硬度。

超高强塑性汽车构件的先进热成形处理AHFT深加工技术

为满足新一代汽车对轻量化、节能和抗冲撞安全的需求,开发了一种新型先进热成形处理（AHFT）技术,以制造强塑积达15-30GPa·%的超高强塑性汽车构件。基于先进高强度钢AHSS塑性化热处理技术和残余奥氏体相变诱导塑性TRIP效应,在传统热冲压成形后随即控制淬火冷却速率和温度,并进行贝氏体等温淬火处理（AT）或淬火-碳分配-回火处理（Q-P-T）,使热成形淬火构件获得超高强度（抗拉强度不小于1.0GPa）铁素体-残余奥氏体型的F-TRIP钢、贝氏体-残余奥氏体型的B-TRIP钢、马氏体-残余奥氏体型的M-TRIP（或Q-P）钢,可以显著提高热成形超高强度构件的伸长率和强塑性。这种先进热成形处理AHFT技术,可以采用22MnB5、TRIP钢、Q-P钢和Q-P-T钢为基础的化学成分,通过传统热连轧宽带钢机组或者短流程CSP薄板坯连铸连轧机组,生产热轧超薄（1.2-2.0mm厚）酸洗板作为原料。先进热成形处理AHFT技术与短流程CSP相结合,生产超高强塑性汽车构件,是高效、节能、环保的短流程深加工技术,可以显著缩短汽车构件的整体制造流程,降低生产成本,大幅度减少汽车构件制造过程中和汽车使用过程中的CO2排放,并拓宽热成形构件产品的种类及其强度和塑性级别范围。

铝合金板材热塑性变形行为研究

为了研究铝合金板材的热塑性变形行为,进行了热态胀形试验,获取了不同温度及压力率下的胀形压力-高度曲线,分析了压力率对胀形高度的影响规律.基于同一压力率、不同温度下胀形压力与等效应变之间的关系,提出胀形压力关于等效应变及压力率的拟合方程,同时获得压力率和应变率之间的函数关系.试验结果表明,板材充液热成形工艺过程中,压力率对金属材料的变形行为影响显著,同时压力率能够表征材料成形过程中的变形快慢.

杨木粉无胶温压成形复合材料环境友好性评价

在运用热脱附-气相色谱/质谱(TD-GC/MS)联机技术分析杨木粉末无胶温压成形复合材料在4,60,90和160℃等4个环境温度点的挥发物总离子流图的基础上,采用色谱峰面积归一化法鉴定出杨木粉末基复合材料在各温度下的保留时间及峰面积,进而评价杨木粉末基复合材料的环境友好性。结果表明:在不同温度下,杨木粉末基复合材料挥发物中的有益成分含量明显多于有害成分,在40,60和160℃时,有益成分含量为有害成分含量的6倍以上,90℃时有益成分为有害成分的29倍,环境友好性良好;杨木粉末基复合材料总挥发物种类及有益成分种类、有害成分种类与杨木原粉相应种类大致相当,但有益成分明显增多,有害成分减少,增减幅度较大。说明这类杨木粉末基复合材料不仅无胶温压成形工艺具有环境友好性,且其制品的制备和使用过程都具有环境友好性。

芦苇粉无胶温压成形复合材料环境友好性评价

运用热脱附-气相色谱/质谱(TD-GC/MS)联机技术分析了芦苇秆粉末高压无胶模塑成形复合材料在40、60、90和160℃4个环境温度点的挥发物总离子流图,鉴定了芦苇秆粉末基复合材料在各温度下的保留时间及峰面积,进而评价了芦苇秆粉末基复合材料的环境友好性。结果表明,芦苇粉末基复合材料无胶温压成形工艺过程及其使用过程都具有环境友好性。

热成形铬锰钢的组织和性能研究

马鞍山钢铁公司与安徽工业大学联合开发了一种含0.15%C、1.26%Cr和1.66%Mn能热成形的汽车用高强度铬-锰钢。研究了淬火工艺,包括从完全奥氏体化温度950℃、1 000℃、1 050℃和100℃油淬,从奥氏体、铁素体两相区温度720℃、750℃、780℃、810℃、840℃和890℃油淬,以及从980℃空冷、风冷和油冷,对钢的组织和力学性能的影响。结果表明:①从1 100℃油淬的钢晶粒异常长大,力学性能较差;②从两相区温度淬火的钢,形成了少量铁素体,强度略有降低,但塑性显著改善;③控制淬火冷却速度,钢中可形成贝氏体,能显著改善钢的综合力学性能,钢既具有高强度,也具有足够的塑性。

铝合金板温成形和热成形技术应用研究

为解决强度高的铝合金板材冷成形时塑性差、容易开裂及回弹量大等问题,铝合金温成形和热成形技术受到关注。对铝合金板温成形和热成形的特点进行了论述,对于5×××系铝合金,温、热成形可有效提高合金成形性能,实现对形状复杂零件的成形,但强度不会增加;而对于6×××系或7×××系铝合金,采用固溶处理-成形-冷模淬火(HFQ)的热成形工艺可获得兼具复杂形状和高强度的零件。并从工程应用角度,介绍了目前国内外HFQ铝合金热成形技术在汽车应用方面的最新进展。最后以7075-T6铝合金为例,阐述了用该工艺制备高强度铝合金零件的优势和未来国产化应用需要解决的难点。

熔渗法制备的W-Cu高温流动特性及其对塑性变形的影响

采用圆柱试样在Gleeble-1500热模拟压缩机上对熔渗法制备的W-Cu复合材料进行恒应变速率压缩变形试验,变形温度700～1000℃,变形速率10-3～10s-1,研究了其热变形行为。通过实测变形温度、速率与变形抗力的关系,得到各种条件下的真实应力-应变曲线,研究了温度、应变速率对变形抗力及塑性变形影响的机理。结果表明,在相同温度下,变形抗力随应变速度的增加而增加;在相同应变速度率下,温度越低变形抗力越大。