钛薄壁管在MSF型海水淡化厂的应用

钛未能在海水淡化厂普及使用的原因,一是错误认为钛价格过高,这一点日本钛协会在第4次IDA会议的报告中已解释了,钛管的成本完全可以与铜、镍等合金相竞争;二是错误认为薄壁钛管难以固定在铜合金管板上.为此本文探讨了以辊式扩管法进行钛薄壁管固定在铜合金管板上的课题研究.

钛合金薄壁件铣削加工的颤振监测方法研究

钛合金薄壁件在铣削加工过程中的动态特性相对复杂,易出现颤振现象,严重影响铣削加工的质量和效率。为满足钛合金薄壁件的高效、高精度铣削加工,提出一种考虑加工动态特性的颤振识别方法,利用粒子群算法(ParticleSwarmOptimization,PSO)来优化变分模态分解(VariationalModeDecomposition,VMD)参数,实现对颤振现象的有效监测。最后利用仿真实验,证实所提出的检测方法具有科学性和有效性。

超低温冷却对钛合金薄壁件切削形变作用仿真研究

在钛合金薄壁件铣削过程中,由于热—力耦合作用导致加工负载大、升温快,因此将液氮作为冷却介质应用于钛合金薄壁件的铣削。为了探究不同温度下钛合金薄壁件铣削变形的特性,基于ABAQUS软件建立有限元仿真模型,并将温度设定为20℃和-196℃,观察不同铣削参数下工件变形量的变化情况,将两种数据进行对比分析。研究结果表明:钛合金薄壁件在铣削过程中,相较于常温,低温可以减小工件的变形量。由此可得,低温可以优化钛合金薄壁件铣削的加工过程。

TC4钛合金薄壁件低温铣削变形研究

钛合金薄壁件刚性差、导热系数小,在加工过程中易产生回弹变形,直接影响其加工精度和性能。基于冰固持铣削实验和ABAQUS软件二维铣削及回弹变形有限元仿真,在温度区间[20℃,-80℃]内研究了工件温度、刀具角度和装夹方式对TC4钛合金薄壁件回弹变形的影响规律,得到不同条件下变形量、残余应力、切削力和刀具温度变化曲线。结果表明:铣削与回弹仿真可以有效预测实际加工。当工件温度从20℃降到-8℃时,TC4钛合金薄壁件的回弹变形量和残余应力分别减小了5.97%和48.61%,切削力在整个温度阶段增长了4%。当刀具角度为9°时,工件变形量最大;当刀具角度从3°增大到15°时,切削力和刀具温度分别下降了14.6%和27%。与点接触相比,面接触能够有效抑制工件变形。

航空用TA15钛合金薄壁型材热压下陷成形工艺研究

钛合金薄壁型材是用于战斗机上面的一种结构件,可大幅度降低战斗机的重量,被众多飞机设计者优先选用,但由于钛合金材料特点、产品自身结构特点和使用要求等原因,国内尚未有成熟的技术使钛合金薄壁型材实现国产化,关于钛合金薄壁型材热压下陷成形的工艺研究更是鲜有,本研究利用金相显微镜、万能试验拉伸机、影像测量仪和渗透等检测手段,对在不同加热温度和压强实验条件下完成热压下陷试验的TA15钛合金薄壁型材进行了显微组织、力学性能、下陷尺寸和表面质量等项目的检测,通过对比不同的数据可知,加热温度在730℃、保温时间为1.5h和压强为12MPa时,TA15钛合金薄壁型材下陷尺寸和表面质量满足航空使用要求。

薄壁钛合金材料零件车铣复合加工工艺研究

车铣复合加工是工业领域高效加工制造复杂结构件的常用工法,薄壁钛合金在抗腐蚀性、比强度及结合性等诸多方面有优势,故而在航空航天制造领域得到了广泛应用,但客观地将当前国内薄壁钛合金加工工艺还不够成熟。简单分析零件加工实践中存在的难点,合理规划车铣复合加工工艺路线,从完善工艺方案、合理选择刀具及设置切削工艺参数、实施切削及编程策略、规范加工流程、合理浇注、真空处理等多个方面探究零件车铣复合加工工艺的设计优化途径,以供同行参考。

钛合金薄壁壳体强旋热力耦合有限元分析

钛合金薄壁壳体强力热旋是一个多因素耦合作用下的复杂成形过程。合理的有限元模型建立是获得该成形过程中温度场、应力场和应变场等信息的关键,从而为揭示其成形机理、合理选择工艺参数和提高成形质量提供依据。在合理地施加温度边界条件模拟外加热源,并考虑各种热效应的基础上,基于通用有限元软件ABAQUS的dynamic、temp-disp和explicit模块建立符合实际的钛合金薄壁壳体强旋热力耦合三维弹塑性有限元模型,分析TA15钛合金薄壁壳体热旋过程中温度场、应力场、应变场和壁厚的分布及旋轮圆角半径对贴模性能的影响。结果表明,摩擦生热和接触换热的作用使在旋压区沿厚度方向形成较大的温度梯度,产生明显的不均匀变形;等效应力最大值前期大多在圆角过渡区,后期大多在旋轮与板料接触区,且后期板料表面出现应力集中;越靠近零件口部,不贴模趋势越明显;随着旋轮圆角半径减小,贴模性能越好。

钛合金薄壁件超声椭圆振动铣削研究

针对航空领域中钛合金薄壁件在铣削过程中存在切削力大、加工精度低等问题,提出了超声椭圆振动铣削方法进行钛合金薄壁件的加工。超声椭圆振动铣削时,刀尖的特殊运动轨迹使刀尖具有高线速度特性和高频断续切削特性,平均切削力大为降低,从而增强了铣刀的切削能力,提高了切削加工精度。利用自制的超声铣削刀柄系统,对钛合金试件进行铣削实验,结果表明与普通铣削相比,超声椭圆振动铣削的切削力可降低达50%,零件的形位精度得到了显著提高。

钻削TC4钛合金薄壁件时钻削力的仿真研究

为提高钛合金TC4的可钻削性、减小对刀具的磨损,利用有限元分析软件ABAQUS对TC4钛合金薄壁件钻削加工过程进行动态仿真,获得钻削加工过程中钻削力的变化特征以及钻削参数对钻削力的影响规律,并分析应力的分布规律。仿真结果表明:在钻削厚度小于钻尖高度的薄壁件时,在钻头主切削刃与副切削刃的交点切入工件时钻削轴向力和扭矩达到最大;钻削轴向力和扭矩随着主轴转速和进给量的增大而增大,且转速和进给量越大,这种变化越明显;钻削时的最大应力分布在横刃和主切削刃与工件的接触部位。

基于有限元仿真的钛合金薄壁件铣削参数优化

钛合金薄壁件铣削过程中,铣削参数对铣削力、铣削温度及加工质量等有显著影响。为了通过优化铣削参数来得到较好的加工效果,利用ABAQUS软件建立了圆弧形钛合金薄壁件铣削过程有限元仿真模型,通过仿真结果得到了不同铣削参数下的应力场和温度场的变化情况;结合正交试验与多目标遗传算法对铣削参数进行优化求解;对优化后的铣削参数与经验铣削参数进行对比实验,结果显示,优化后铣削参数具有更好的切削效果。本文研究结果对钛合金薄壁件铣削参数的取值具有重要意义。

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。

金刚石刀具精密切削钛合金薄壁件试验研究

为满足航空发动机的减重、提高零部件的加工质量和对性能的要求,采用试验的方法,对航空用钛合金薄壁件进行精密切削加工研究,主要以表面加工质量为研究对象,并以其为约束,以提高效率为目的对切削参数进行优化,得到了较为可行的加工参数,并对表面粗糙度的变化规律进行分析研究,同时分析了金刚石刀具在精密切削钛合金薄壁件加工中,刀具磨损初期、中期和后期的磨损形式和成因,研究为实际型号钛合金薄壁零件的加工提供了一种改进加工工艺技术的方法。

薄壁钛管的矫直

为了对薄壁钛和进行高精度矫直,在对弯曲矫直和对辊压扁椭圆矫直法及弯曲矫直与对辊压扁椭圆荞直相结合的矫直法进行对比分析之后,决定在六辊矫直机上采用弯曲矫直法与对辊压扁椭圆矫直法相结合的方法对薄壁钛管进行矫直。在详细分析了影响矫直精度参数的基础上,确定矫直的合适工艺。所进行的矫直实验结果表明:弯曲矫直法与对辊压扁椭圆矫直法相结合的方法可有效的改善薄壁钛管材的直线度和椭圆度。矫直的薄壁钛管直线度达到0.3mm/m,达到了较高精度的要求。

基于混沌粒子群算法的钛合金薄壁筋铣削变形优化

针对薄壁筋受铣削力影响易变形的问题,提出一种基于薄壳划分和周期性施加铣削负载的变形仿真方法,通过仿真和试验两方面对比研究,分析了薄壁筋的变形过程并得出其变形规律。为了解决标准粒子群算法在优化铣削参数时容易陷入局部最优解的问题,提出一种基于变异算子与自适应动态惯性权重的改进混沌粒子群算法,并以变形量为约束,铣削力最小为目标优化了铣削参数。结果表明:改进后的混沌粒子算法在全局搜索能力和计算速度方面相比粒子群算法显著提高,试验证明采用优化后的铣削参数组合可有效减小薄壁筋的变形。

钛合金薄壁轴套类工件的切削加工

从刀具的选用、切削用量、冷却等几方面对钛合金切削中的一些规律进行研究。以切削表面的几何参数和断屑情况等因素为评价指标 ,以薄壁轴套零件为加工对象 ,推荐适合该种零件加工的刀具和切削用量。经实际生产应用 ,所推荐的切削参数可以满足生产要求。

航空发动机钛铜合金薄壁缸套高效超声珩磨加工技术的研究

怎样进一步提高航空发动机薄壁钛铜合金缸套珩磨加工效率问题一直是行业研究探索的难题。利用超声振动的方法来改进珩磨加工中冷却液不易进入工作面、磨屑排出不畅及油石易堵塞等问题。通过对超声振动运动学模型的研究,设计了一种纵向与横向运动可控的复合超声振动珩磨装置;通过实验,证明其有效地优化了磨削运动过程,提高了航空发动机薄壁钛铜合金缸套珩磨加工表面质量和效率。

纯钛薄壁无缝管材矫直分析

针对外径与壁厚比值大于77.5的钛薄壁管材矫直过程中易出现胀径、缩径、扭曲、压扁等现象,从理论上进行分析,根据理论计算,结合公司现有七辊卧式矫直机特点,对覬62mm×0.8mm规格纯钛薄壁管材进行矫直分析。结果表明:合理选择管材送进速度、矫直辊夹角、压下量、反弯量等参数,可有效确保管子在较小胀、缩径条件下,获得良好的直线度及表面质量,达到标准要求。

钛薄壁换热管与管板接头脉冲焊接工艺研究

本文针对钛薄壁管与管板接头焊接的特点、接头结构形式及影响焊接质量的因素进行了分析,通过管板接头焊接工艺试验,制定了合理的钛合金管与管板接头焊接结构和焊接工艺,提出了焊接过程中的控制环节及控制方法。

钛合金薄壁零件的热处理技术研究

针对钛合金薄壁零件加工应力产生的变形,经反复试验,摸出了一套均化加工应力的热处理工艺。粗加工和半精加工之后进行高温热处理,均化应力以利于下道工序加工;精加工后进行高、低温循环冲击热处理,以稳定完工尺寸公差;并且从半精加工开始采用真空热处理,以防工件表面氧化。实践表明,均化加工应力的方法控制和消除零件加工变形,稳定加工尺寸,达到了保证零件尺寸精度及形位公差的目的。

激光选区熔化成形TC4钛合金薄壁件变形与残余应力

增材制造(3-D打印)作为一种近净成形技术,为钛合金薄壁件高质量毛坯制造提供了新途径,但在薄壁件成形过程中产生的变形与残余应力会影响试件的成形质量与后续加工。为了解决这一问题,采用激光选区熔化成形TC4钛合金薄壁件,研究了激光功率、扫描速率、薄壁厚度和扫描路径方向对试件变形与残余应力的影响,测量了试件不同深度的表面残余应力。结果表明,变形主要在薄壁件顶层两侧,最大残余应力主要分布在试件底层与薄壁件中间;当激光功率为180W、扫描速率为1200mm/s时,试件变形最小;当壁厚为0.6mm、扫描路径方向45°时,试件残余应力最小;薄壁件的未处理表面残余应力大于内层表面残余应力。该研究为钛合金薄壁高质量毛坯制造提供了技术帮助。