7075铝合金板搅拌摩擦焊接头再结晶过程研究

针对7075铝合金板搅拌摩擦焊对接接头组织变化过程及搅拌头下压深度对焊接过程中焊缝塑性金属流动行为进行研究。研究结果表明:焊核区金属发生了动态再结晶,由细小的等轴晶组成;热机影响区晶粒出现弯曲变形,并发生了动态回复与部分再结晶;热影响区晶粒没有发生明显长大,晶粒间界随着热输入增大而加宽。搅拌摩擦焊接过程中,焊缝塑化金属存在三种运动,表层的水平圆周运动,探针周围的无序运动,底层的向上运动。

7075-T6铝合金板温热成形极限图实验

研究7075-T6铝合金板在温热状态下成形性能，采用电化学腐蚀网格法，利用热力耦合条件下的通用板材成形性能实验机和网格应变自动测量分析系统，获得了7075-T6铝合金板在温热状态下（室温--200℃）的成形极限图（FLD）。实验表明，7075-T6铝合金板的成形极限曲线受温度影响显著，并随温度的升高而上升。基于实验数据，建立了不同温度下7075-T6铝合金板成形极限图的计算模型。

7075-T6铝合金板材焊接工艺及残余应力试验研究

对7075-T6铝合金板进行MIG焊接工艺试验研究,选择ER5356铝合金焊丝进行低强匹配,发现焊接电流在190 A^210 A时软化区域约4 mm,焊接电流220 A^230 A时软化区域增大至5 mm。为保证焊接接头质量及生产效率,同时结合工程制造实际情况建议焊接电流选择210 A。进一步对焊接电流210 A的试板进行残余应力试验检测,焊缝中心残余应力最大达到378. 1 N/mm2,但高应力区仅存在距中心10 mm区域内,其应力梯度较大,最大值小于7075-T6铝合金板材的屈服强度。采用ANSYS软件进行了焊接残余应力计算,整体应力分布趋势与实测值基本吻合,但计算结果略大,理论计算结果更趋于保守,可供以后的铝合金焊接提供参考。

制备7075铝合金厚板的复合变形模式

提出了一种制备 70 75铝合金厚板的多向锻造后再轧制的复合变形模式。结果发现 ,在 2 50～ 350℃范围内 ,应变率为 0 .1s- 1 的条件下 ,经过多向变形后 (变形系数达 2 1 .5) ,再进行轧制变形 (变形系数达 1 0 .5) ,可使 70 75铝合金获得 2～ 3μm的细晶组织。大变形条件下应变诱导高能位错区的形成及演变成再结晶核心是晶粒细化的组织特征 ;

试样尺寸对淬火铝合金厚板残余应力的影响

通过测量从淬火铝合金厚板上取出的一定大小的试样以测量原始铝合金厚板的残余应力值作为一种广泛使用的方法,在层削法、裂纹柔度法、X射线衍射法和中子衍射法中均有应用。以层削法为例,针对由于采用不同尺寸的试样而对7075铝合金厚板残余应力测量结果产生的影响进行了仿真分析和实验研究。结果表明,取样的尺寸对铝合金厚板残余应力的测量结果有重要影响。当试样在长宽方向上的尺寸小于2倍的"特征距离"(等于试样的厚度)时,试样将丧失保持原铝合金厚板真实残余应力的能力,测量结果将严重偏离真实值。基于此,在任何针对淬火铝合金厚板的残余应力测量方法中,当需要使用一定大小的试样对原铝合金厚板残余应力进行测量时,都必须保证试样在长宽方向上的尺寸大于2倍的"特征距离"。

面向7075-T7451铝合金厚板加工变形控制的变向迭代优化方法

依据毛坯分解为去除材料和成形零件两部分,将初始残余应力分为释放应力和有效应力,利用静力平衡条件和弯曲变形理论建立加工变形分析模型及其有限元求解方法。通过现场加工零件后,经与实验测量结果进行对比分析可知,无论是幅值水平还是变形曲线,加工变形的仿真值均有很好的吻合性,两者仅存在10%左右的幅值误差。利用有限元方法求出相邻2个加工位置的零件变形,依据"变形方向相同则步长相等、变形方向相反则步长递减"原则确定下一个加工位置,提出加工位置的变向迭代优化方法。经与企业实际使用的中间位置法相比,变向迭代优化方法能够使得加工变形减小99.79%。

7075铝厚板内淬火残余应力的形成机理分析与控制策略

残余应力在加工过程中的释放与再分布是引起飞机结构件加工变形的重要因素。而淬火过程中,铝合金厚板表层和芯层存在较大的温度梯度,由其造成的不均匀塑性变形是形成淬火残余应力的关键所在。为此建立了淬火工艺的有限元分析模型,通过仿真值与实验结果的比较分析表明,无论是残余应力幅值还是分布趋势,仿真值均有很高的吻合度。在此基础上,利用有限元方法分析了淬火残余应力的形成机理,认为芯层在终滑点处塑性变形结束且最终残余应力已经确定,后续降温过程不再影响最终残余应力水平。最后以芯层终滑点为依据提出了热换系数的残余应力控性控形方法。由于控形区对最终残余应力的影响很大,而控性区段基本不影响最终残余应力,因此可以通过合理调整控形区和控性区邻域内对流热换系数的方法,实现冷却速度的增大和残余应力的减小。

面向7075铝厚板加工变形的初始残余应力释放与再分布模型

通过材料的切削去除转化为残余应力的释放,利用静力平衡条件将作用于飞机结构件的残余应力等效为外力后,依据小变形理论创新性地建立加工变形的分析模型。通过全面地考虑拉压、弯曲、以及转角引起的飞机结构件的厚向位置变化,利用叠加原理建立了残余应力再分布的力学模型。本研究建立的解析模型,不仅能够准确地计算飞机结构件的加工变形,还能够分析毛坯残余应力的再分布状态,通过与有限元仿真值、实验测量值进行比较,结果表明:无论是幅值还是变形曲线,解析值都与仿真值具有高度一致性,而与测量值相比,尽管在变形曲线上具有很好的吻合性,但由于残余应力的测量误差使得两者在幅值上亦存在一定误差。