A286高温合金抽芯铆钉钉套局部退火工艺研究

基于A286高温合金抽芯铆钉钉套局部感应加热工艺方法,建立了加热过程的多物理场耦合数值模型,利用有限元法研究和分析导磁体感应器结构、电流等参数对退火区宽度尺寸、温度分布的影响,根据优化的退火工艺参数进行A286高温合金钉套局部退火试验。结果表明：A286高温合金钉套的退火区宽度可控制在8 mm范围内,高温区完宽度为3.2 mm和温度梯度变化小,设计的退火区温度梯度与测得合金材料硬度分布规律基本吻合。退火区的温度范围为700～900℃时,A286高温合金第二析出相析出和晶粒均匀,合金强化作用降低,材料硬度下降和塑性增强。

A286高温合金薄壁圆管局部梯度性能设计与实现

基于A286高温合金抽芯铆钉薄壁圆管退火的工艺要求,建立电磁场和温度场双向耦合的局部感应加热模型,研究电磁场和温度场的分布规律,然后进行了感应退火试验验证。结果表明,导磁体能够有效控制磁力线的分布,使用导磁体能够大幅度提高局部的磁通密度,进而提高加热效率。计算得到的温度梯度明显,表面温度分布曲线表现为两边低中间高的单峰曲线,退火后的硬度分布曲线则表现为两边高中间低的单峰曲线,低硬度区长约3.5 mm。对于退火后薄壁管的组织分布,非退火区呈现冷加工态组织,退火区的再结晶现象明显。

A286高温合金薄壁管件镦制工艺优化

针对某型A286高温合金薄壁管件的薄壁特征镦制成形过程中,容易出现折叠、填充不完全、飞边等问题进行了研究。提出了正挤压和反挤压两种材料流动方式,并利用Deforn-3D有限元软件进行数值模拟。对比分析了两种镦制工艺成形过程中的成形效果、等效应力、等效应变、金属流线和材料流动规律,数值模拟结果表明:与反挤压相比,正挤压成形制件的应力集中明显,金属流线紊乱,且有明显缺陷,采用反挤压镦制工艺更加合理。镦制实验结果表明,采用反挤压镦制成形的制件具有良好的几何特性,无填充不完全、折叠、飞边等缺陷,实验结果与数值模拟结果一致。

A286高温合金薄壁管件冷镦冲连皮力预测及冲头结构参数优化

薄壁管件冲连皮力预测与冲头参数优化是冲连皮加工过程中需要考虑的重要问题,基于DEFORM软件对薄壁管件冲连皮过程进行了数值模拟仿真,利用极差分析了冲头前角A、圆角半径r和冲连皮间隙C对最大冲连皮力Fmax的影响程度;建立了BP神经网络模型,预测了薄壁管件冲连皮过程中的最大冲连皮力,相关系数R达到了0.97608;以冲连皮过程中最大冲连皮力最小为优化目标,利用遗传算法优化了冲头结构参数(冲头前角A、圆角半径r和冲连皮间隙C),得到最优的冲头结构参数为冲头前角A=12.8°、圆角半径r=0.2 mm和冲连皮间隙C=0.12 mm;基于仿真实验,验证了优化的冲头结构参数的准确性,为薄壁管件冲连皮过程的优化和冲头结构参数的选择提供了依据。

A286高温合金薄壁圆管局部感应加热的温度场数值分析

以A286高温合金抽芯铆钉的钉套局部区域感应加热为研究对象,建立感应加热过程中电磁-热数学模型,运用有限元法分析电磁-热耦合问题,重点讨论频率、电流等工艺参数对钉套退火区域的温度、宽度的影响。并利用设计的A286高温合金钉套局部感应加热装置进行退火工艺及抽芯铆钉的铆接测试试验,结果表明理论分析结论对实际退火工艺具有重要指导意义。

高速列车用A286高温合金六角头螺栓头部热镦成形参数优化

为提高六角头螺栓头部热镦成形工序的合格率,选取影响成形质量较大的加热温度、热镦速度、摩擦系数3个因素设计了正交试验,并利用有限元分析软件Deform-3D建立了热镦过程的热力耦合数值模型,用数值模拟的方法对热镦后坯料的等效应力、等效应变、损伤值和成形载荷这4个目标参数进行多目标优化分析,优化设计了A286高温合金六角头螺栓头部热镦成形的工艺参数。数值模拟结果表明:与厂家原有方案相比,当工艺参数优化为加热温度为1050℃、热镦速度为60 mm·s-1、摩擦系数为0.3时,各目标参数均有所改善,可大大提高工件的合格率及生产效率。采用经优化的热镦工艺参数组合进行生产试验,结果显示:螺栓头部成形效果好,满足该工序质量要求。本研究为实际生产提供了理论依据。

两种冶炼工艺下A286高温合金的热变形行为

为了探究真空感应+真空自耗(VIM+VAR)和电炉+精炼+真空自耗(EAF+LF+VAR)两种工艺冶炼A286高温合金的热变形行为,利用Gleeble-3800热模拟试验机在温度950~1150℃和应变速率0.01~10 s^(-1)范围内进行热压缩试验。基于摩擦和绝热加热修正后的真应力-真应变曲线和应变硬化率曲线建立了A286合金的Arrhenius本构方程,确定了VIM+VAR合金和EAF+LF+VAR合金的热激活能分别为358.15和372.54 kJ·mol^(-1)。利用临界应变和动态再结晶体积分数50%应变引入动态再结晶速度参数k_(v),建立新的动态再结晶模型。采用Prasad准则绘制两种钢在应变0.2、0.5和0.9下的热加工图,并结合组织分析,确定VIM+VAR合金的最佳热加工工艺条件为1050~1100℃,0.01~1 s^(-1)和1100~1150℃,0.1~10 s^(-1);EAF+LF+VAR合金的最佳热加工工艺条件为1050~1100℃,0.01~1 s^(-1)和1100~1150℃,0.1~3 s^(-1),得出VIM+VAR合金的热加工区间较宽,其热加工性能优于EAF+LF+VAR合金。

压缩量和时效制度对A286高温合金组织和性能的影响

对经过980℃×2 h固溶处理后的A286合金进行压缩变形和时效处理,利用X射线衍射仪(XRD)观察相的元素成分;利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察其显微组织;利用硬度计测试维氏硬度,对其性能进行比较,以验证析出相对时效后A286合金性能的影响。结果表明,相同压缩条件下,随着时效时间的增加,A286合金析出相数量不断增加,析出相种类以弥散γ′相、碳化钛和碳化铬为主;相同时效条件下,随着变形量的增加,析出相的数量也在不断增加。在680℃时效时,随着时效时间的延长,同一压缩量合金的硬度呈增大趋势,但增幅逐渐趋缓;经35%压缩量的合金在720℃时效8 h时硬度达到峰值。

形变量及时效制度对A286高温合金组织和性能的影响

对固溶态A286合金实施不同形变量的拉拔变形,并进行不同制度时效处理。采用金相显微镜、扫描电镜和力学试验机等设备,系统分析比较了不同形变量及时效制度下合金的晶粒形态、析出相和拉伸性能的变化情况。结果表明:时效不改变合金的晶粒形态;当变形量低于30%时,合金组织为等轴晶,孪晶较多,形变量超过35%时,组织开始纤维化,晶内出现明显变形特征;对于同一时效制度,以弥散的γ'相和粒状碳化钛、碳化铬为主的析出相的数量随形变量的增大而增加,合金的抗拉强度也随之提高;对于同一形变条件,经650℃和680℃两种温度时效后γ'相呈方型,其尺寸随温度升高而增大,680℃+650℃两段时效后γ'相变成更为稳定的球型,且两段时效后的析出相数量较多,抗拉强度最高。

预热变形对A286高温合金时效后组织和硬度的影响

对固溶后A286合金进行不同温度的热变形,并时效处理,研究不同热变形温度对合金后期时效硬度的影响。采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射、背散射电子衍射和硬度计等仪器,分析了不同状态下合金的形貌、成分、相组成、形变特点和硬度。结果表明,A286合金时效后的外边缘析出有大量η相,其来源于热变形过程的热变形和后期时效处理的综合作用,热变形过程使合金产生层错堆叠,为η相析出的可能性提供能量基础,时效过程则提供η相析出所需原子扩散的温度环境。随着热变形温度的升高,合金再结晶程度明显,有利于之后进行时效处理时强化相的均匀细小析出和组织优化,η相的析出量减少,合金硬度升高。

固溶时效热处理对A286合金组织演变规律的影响

对A286铁基高温合金进行固溶温度＋时效两段式热处理工艺优化研究。采用固溶热处理制度为930~1020℃/4 h/WC,固溶时间为0~4 h。合金时效研究采用640~790℃/4 h/AC热处理;在时效温度730℃条件下,研究0~16 h时效时间对合金组织及性能的影响。结果表明：随着固溶温度上升和时间延长,合金晶粒尺寸有一定程度长大,但硬度逐渐下降;随着时效温度提高及时间延长,合金的硬度先升高而后降低;在固溶热处理过程中,合金随着固溶处理温度提高及时间的延长,γ＇相回溶入基体;当固溶后的时效温度提高至700℃才析出γ＇强化相;随着时效时间延长,析出的γ＇强化相发生粗化;合金时效γ＇强化相粗化过程符合Ostwald熟化长大规律,计算值与实际值相关系数大于97%;同时,确定了最佳的热处理工艺制度。

高速列车A286螺栓螺纹滚压工艺多目标优化

采用正交试验方法对螺栓螺纹滚压工艺参数进行优化,会存在精度差、效率低等问题。同时,通过试验来探究螺纹滚压表面质量与螺栓疲劳寿命之间关系的相关研究较少。针对某型A286高温合金螺纹紧固件难以满足高速列车所需疲劳寿命要求的问题,以高速列车用螺纹紧固件为研究对象,对螺纹滚压工艺参数进行了多目标优化。首先,选取了对螺纹滚压质量具有显著影响的工艺参数(滚丝轮旋转速度、进给速度和滚压精整时间)作为优化目标,选用最大等效应力和最大损伤作为评价指标,设计了正交试验;然后,采用基于Vague模糊集的螺纹滚压工艺参数多目标优化方法,对螺纹滚压工艺参数进行了寻优;最后,通过模糊集优化确定了螺纹滚压最佳工艺参数,并采用仿真试验与疲劳寿命试验的方式,对上述优化结果的准确性进行了验证。实验结果表明:滚丝轮转速16 r/min、滚丝轮进给速度3 mm/s和精整时间1 s为最佳工艺参数;参数优化后,螺栓的疲劳寿命同比提高了9%。研究结果表明:采用Vague模糊集优化螺纹滚压工艺参数的方法是有效的,并且具有一定的优越性,可以为厂家的生产优化提供理论依据。

一种A286抗拉型高锁螺母的加工工艺研究

为提高抗拉型高锁螺母产品在终检时的合格率,对高锁螺母生产工艺进行了研究,特别是对车断径槽、收口、热处理等关键工序中的工艺参数进行了试验。经过产品试制和性能测试,得出了断径槽的尺寸;确定了收口形式和收口宽度的最佳值;确定了热处理工艺中的加热时间和温度等工艺参数的最优值。用确定的最佳工艺参数进行生产试验,结果显示:能满足关键工序质量要求,提高工件的合格率和生产效率。

A286薄壁圆管局部退火组织的演变机制

基于A286高温合金抽芯铆钉钉套局部感应加热工艺方法,研究了局部感应退火温度场对退火区组织性能和力学性能的影响,并定性地描述了局部感应退火软化机制。结果表明:A286高温合金钉套退火区的晶粒尺寸随退火温度的升高而增大,其硬度随晶粒尺寸增大而减小;在感应退火过程中,Σ3晶界的数量随温度的升高而先增加后降低,并且有一定数量的Σ9晶界产生;通过感应退火,消除了加工硬化带来的内应力,A286高温合金钉套局部感应退火硬度呈梯度变化的机理是再结晶退火作用的结果。