镁合金带内筋筒形件热强旋成形质量及参数优化

目的探明镁合金带内筋筒形件热强旋成形质量影响因素间的相互作用,并获得优化后的内筋数量及工艺参数。方法设计了五因素、三水平正交试验方案,开展了灰色关联度分析及极差分析,研究了内筋数量及工艺参数对旋压件直线度、圆度、筋背凹陷率、内筋饱和度、筋高不均匀度等成形质量指标影响的主次顺序,获得了最优的参数组合。结果各参数对旋压件成形质量的综合影响主次顺序为:内筋个数N>管坯壁厚t_(0)>减薄率ψ_(t)>成形温度T>进给比f,最优的参数组合为N=12、t_(0)=8 mm、ψ_(t)=70%、T=350℃、f=0.4 mm/r。结论通过在最优的参数组合下开展热强旋试验,可制备出质量合格的镁合金带内筋筒形件。

钛合金薄壁筒形件热强旋宏微观成形规律研究进展

钛合金薄壁筒形件是航空航天等重要领域迫切需要的高性能轻量化构件,强力旋压成形技术是实现该类构件整体化高性能精确成形的一种有效途径。然而,钛合金筒形件强旋是多场耦合、多参数作用下的多道次热成形过程,变形过程中极易产生隆起、喇叭口和破裂等宏观缺陷,且会诱发复杂的组织演化,改变组织形态与特征参数,进而影响筒形件的力学性能。为此,国内外学者针对钛合金薄壁筒形件热强旋宏微观成形规律开展了大量研究。本文从旋压变形规律与宏观缺陷的控制、强力旋压损伤破裂预测、钛合金筒形件热强旋的微观组织性能演变特征等方面综述了相关研究工作,最后总结了钛合金筒形件热强旋成形仍面临的关键难题与挑战。本文对认识和发展钛合金薄壁筒形件精确成形成性一体化制造技术具有重要指导意义和参考价值。

内筋参数对镁合金带内筋筒形件热强旋成形材料流动的影响

基于ABAQUS/explicit平台构建了ZK61镁合金带内筋筒形件热强旋成形时热力耦合有限元模型,探索了热强旋成形过程中材料的流变特性,研究了内筋参数(内筋形状和内筋个数)对材料流动及内筋充填的影响规律,并通过试验对构建的热力耦合有限元模型的可靠性进行了验证。结果表明:内筋的成形主要靠坯料的内层材料沿径向的流入,内层材料在内筋两侧产生分流,一部分材料沿径向流动形成内筋,剩余部分沿切向流动形成壁部;采用梯形内筋及增加内筋个数有利于内筋的填充;模拟获得的筋高不均匀度、壁厚及筋高与试验结果的相对误差小于8%,验证了有限元模拟结果的准确性。

镁合金带内筋筒形件热强旋成形织构演变

通过宏−细观耦合模拟,研究不同温度和减薄率下镁合金带内筋筒形件壁部和筋部织构的演变规律,并结合宏观和细观分析对织构演变原因进行探究。结果表明,热强旋过程中晶粒c轴朝平行于旋压件径向偏转。减薄率相同时,壁部晶粒由于较大的径向压应力作用产生比筋部更大的偏转角度;滑移系累积剪应变随减薄率增加具有与宏观真实应变一致的线性增大特点,这将引起织构强度的不断增加。温度对织构类型影响显著,旋压件在较低温度时保持坯料基面板织构特征,随温度的增加,晶粒c轴发生大角度偏转,板织构特征减弱;随着温度的升高,筋部应变量相比壁部具有更大的增幅,这是温度对筋部织构强度影响更为显著的原因。

镁合金带内筋筒形件热强旋织构演变模型构建

镁合金塑性变形过程中易形成织构,带内筋筒形件热强旋成形时的热变形、内筋结构等对织构的影响规律复杂。通过宏观成形模拟获得材料的热强旋变形场信息,采用插值算法及宏-细观耦合方法构建织构演变模型,研究镁合金带内筋筒形件热强旋过程中的织构演变,探讨旋压件壁部及筋部变形织构的差异。结果表明,热强旋过程中坯料的基面板织构将逐渐转变为旋压件的基面纤维织构,且晶粒c轴将由平行于管坯切向朝平行于旋压件径向偏转,壁部相比筋部晶粒具有更大的偏转角度;以最大织构强度位置的偏转角度及极图中最大极密度作为评价指标进行模型可靠性分析,壁部及筋部预测值与试验值的相对误差均小于10%,所构建的宏-细观耦合模型准确地预测了织构类型及强度的转变。

难变形金属热强旋成形技术及研究现状

热强旋成形方法可利用材料在高温状态下变形抗力减小、塑性与可旋性提高及旋压成形工艺成形力小、成形工具简单、材料利用率高等特点,实现难变形金属零件的塑性成形。从难变形金属的热强旋可旋性、宏观质量控制、微观组织演变等方面对难变形金属热强旋技术进行了综述,介绍了难变形金属在上述三方面的研究现状。分析结果表明,目前的研究主要针对钛合金宏观成形质量,而对难变形金属旋压组织性能控制方面的研究较少;高温合金热强旋成形是难变形金属塑性成形的研究难点;提出了将宏观成形质量与微观组织演变进行形/性一体化控制是难变形金属热强旋成形研究的发展趋势。

304不锈钢管热强旋成形试验研究

针对304不锈钢常温下加工硬化严重、塑性变形抗力大的特性,对304不锈钢筒形件进行了热强旋成形试验研究以探索304不锈钢的热强旋成形规律。在HGQX-LS立式热强旋旋压机上,以二硫化钼为润滑剂,采用高频电磁感应加热方式进行3道次、总减薄率为60%的旋压成形试验。试验主要分析了成形温度和进给比对成形质量的影响,试验结果表明,热强旋是成形304不锈钢薄壁筒形件行之有效的方法之一,当温度为1000℃、进给比为0.4 mm·r-1时能得到成形质量良好的旋压件。

基于感应加热的镁合金带内筋筒形件热强旋旋前温度场研究

对于镁合金带内筋筒形件的热强旋成形,旋前管坯的温度场分布对成形过程中的材料流动及旋压件的成形质量具有重要影响。基于多物理场耦合软件COMSOL,建立了ZK61镁合金带内筋筒形件热强旋旋前管坯电磁感应加热模型,模拟分析了不同感应加热参数条件下管坯温度场的分布情况,并通过实验验证了模型的可靠性。研究结果表明:相比电流强度,电流频率对管坯表心温差的影响更为显著,随着电流频率及电流强度的增加,管坯表心温差均逐渐增大;感应线圈的匝数及线圈与管坯的间距对管坯表心温差的影响较大,随着线圈匝数的增大,管坯表心温差近似呈指数形式增加,线圈与管坯的间距越大,管坯表心温差越小。

TA15钛合金强热旋微观组织演变(英文)

研究TA15钛合金热强旋过程中的微观组织演变,探讨壁厚减薄率对TA15钛合金微观组织演变的影响。变形过程中,滑移变形是主要的变形机制,孪晶起到协调变形的作用。微观结构逐渐转变为细小的纤维组织,并且初生α晶粒的长径比随着壁厚的减薄而增加,再结晶分数和显微硬度也随着减薄率的增加而增加。