AF1410钢大厚度焊缝的真空电子束焊工艺研究及质量控制

现代飞机起落架高寿命、高可靠的特点促使了各种新材料特别是超高强度钢、钛合金等材料在起落架上的广泛应用,其中A100、300M、AF1410(16Co14Ni10Cr2Mo)等超高强度钢的应用尤为突出。此类超高强度钢在起落架系统中通常采用整体模锻件机械加工的方式,并且因为这些超高强度钢焊接性能较差,很少有采用焊接加工的。主要探讨的是AF1410(16Co14Ni10Cr2Mo)钢大厚度的焊接工艺研究及质量控制。

基于萤火虫—模拟退火混合算法的AF1410钢车削参数优化研究

为探究满足AF1410钢特定表面粗糙度要求的最优车削参数,利用中心复合试验法设计试验方案,对试验结果进行影响规律分析和加工机理分析,并基于响应面法建立表面粗糙度回归模型。同时为弥补标准萤火虫算法的固有缺陷,在标准萤火虫算法基础上引入模拟退火算法形成萤火虫—模拟退火混合算法,并对AF1410钢车削参数优化数学模型进行求解,得出最优车削参数为切削速度V=265m/min,进给量f=0.06mm/r,背吃刀量ap=1.2mm。经验证,利用最优车削参数加工所得表面粗糙度满足实际使用需求。

Mo含量对AF1410钢二次硬化效果的影响

通过调整AF1410钢Mo的质量分数到3.0%,得到试验钢,对试验钢不同时效温度的性能进行了初步的研究。试验结果表明,与AF1410钢相比较,当Mo的质量分数为3%时,试验钢的二次硬化效果显著,在460℃时效时达到硬化峰值,峰值硬度为HRC 53.5,比AF1410钢的峰值硬度提高了1.5(HRC)。

AF1410钢的层裂断裂特性研究

利用一级轻气炮作为加载手段,对AF1410钢的层裂特性进行了研究,获得了AF1410钢的Hugoniot关系、塑性应变率、层裂强度以及层裂片厚度等动态力学参数。对回收的AF1410钢样品进行了断口分析和金相分析,从宏、微观角度分析了AF1410钢在不同应变率下的断裂特性。

焊后热处理对AF1410钢电子束焊接接头组织及性能的影响

研究了三种不同焊后热处理状态下AF1410钢电子束焊接接头的组织及力学性能。结果表明:AF1410钢经电子束焊接后采用预备热处理(900±10)℃×1 h,空冷;(680±10)℃×6 h,空冷+最终热处理(860±10)℃×1 h,油淬;-73℃×1 h,空冷;510℃×5 h,空冷)的焊后热处理工艺能够获得优良的综合力学性能。其中,接头室温抗拉强度不低于母材,伸长率达到母材的88%;焊缝及热影响区室温冲击韧性分别达到母材的64%和89%。

二次补焊对AF1410钢氩弧焊接接头性能的影响

研究了AF1410钢氩弧焊接接头的微观组织和力学性能,对于其二次补焊的焊接接头性能进行了评价。结果表明,AF1410钢钨极氩弧焊焊接工艺性优良,接头具有良好的力学性能,强度系数达到90%以上,满足设计要求。二次补焊与正常焊接接头相比,抗拉伸强度、冲击性能、断裂韧度及裂纹扩展性能无明显影响,接头的较弱部位在热影响区。在现行的标准条件下,二次补焊可行。

AF1410钢母材及电子束焊接接头预腐蚀疲劳对比研究

通过对20mm厚AF1410铜母材及电子束焊接接头试样进行中性盐雾腐蚀后进行疲劳试验,得出AF1410钢母材及电子束焊接接头疲劳分散性较小,在高应力(800MPa)以上,母材及焊接接头的疲劳寿命相近,在低应力(676MPa)下,焊接接头的疲劳寿命能达到母材的70%。通过典型试样的断口可以看出母材与焊接接头断裂具有相似的形貌特征,主要以韧性断裂为主,疲劳扩展源区多发生在预腐蚀造成的蚀坑处,有多个疲劳裂纹扩展源,从扩展源向各个方向有明显的射线图案,可以很清楚地看见大量微坑覆盖断面。

AF1410钢电子束焊接接头的腐蚀行为

针对AF1410钢电子束焊接接头,分析焊缝区、热影响区、母材区的微观组织,测试并研究各微区的电化学性能以及接头在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为。研究表明:焊缝区、热影响区、母材区的微观组织及电化学性能互相之间均存在明显差异,热影响区的自腐蚀电位最低,母材区的自腐蚀电位最高;未经热处理的AF1410钢电子束焊接接头热影响区最容易发生腐蚀,腐蚀以热影响区为中心向焊缝区和近缝母材扩展;适宜的热处理可提高AF1410钢电子束焊接接头的耐腐蚀性能。

AF1410钢动态再结晶行为研究

根据AF1410钢本征特性及热压缩模拟试验结果,建立了动态再结晶模型。根据动态再结晶模型,运用DEFORM软件对合金双锥试样热压缩过程进行模拟,并与双锥试样热压缩实验结果进行对比和验证分析。结果表明,试验结果与模拟计算结果相符性较好,基于AF1410钢高温变形动态再结晶模型的有限元模拟对其热变形过程中的再结晶程度有较好的预测性。

AF1410钢电子束焊接接头组织及性能研究

采用电子束扫描焊和修饰焊工艺对5mm AF1410钢板进行电子束焊接。针对热处理前、后的接头,采用光学显微镜、扫描电镜、硬度仪等对其组织、硬度及拉伸断口进行分析。结果表明:接头热影响区分为浅腐蚀区和深腐蚀区,分别为单一马氏体(M)、M+少量逆转奥氏体(Ar)组织;焊缝区柱状晶分为重熔区、正火区和回火区,晶内为马氏体,晶界附近为残留奥氏体。热处理后,接头组织、显微硬度与母材趋于一致,抗拉强度也达到了母材98%以上,失效裂纹始于热影响区,呈约60°方向扩展并贯穿整个接头。

锻后热处理对AF1410钢冲击韧性和晶粒度的影响

研究了AF1410钢锻后不同热处理温度和保温时间对冲击韧性和晶粒度的影响。结果表明,随锻后热处理温度的降低,AF1410冲击吸收能量先升高后降低,并且AF1410晶粒度尺寸逐渐减小,但减小幅度变小且趋于均匀化。同一锻后热处理温度下不同保温时间对AF1410冲击韧性有一定的影响,但影响不大,而对晶粒度几乎无影响。

扩孔参数对AF1410超高强度钢切屑微观形貌的影响

通过对AF1410钢扩孔加工试验探究主轴转速和进给速度对切屑微观形貌的影响,为改善切屑形貌提升AF1410超高强度钢的扩孔质量提供依据。对有典型形貌特征切屑的自由表面、后表面和上表面进行观测,结果表明,切屑自由表面均为锯齿状片层结构且锯齿片层的宽度随主轴转速和进给速度的增加而增加。切屑后表面整体较光滑,随着主轴转速的增加,后表面光滑程度增加,利于提升已加工表面质量,且在主轴转速为800r/min时,顶部出现撕裂锯齿状毛边,同时进给速度对后表面影响较小。切屑上表面均呈周期锯齿状,切屑厚度随主轴转速增加而减小,锯齿高度随着主轴转速和进给速度的增加而增加。

AF1410超高强度钢扩孔参数对刀具寿命及材料去除率的影响

AF1410钢作为一种低合金超高强度钢被广泛应用于飞机起落架、军工兵器制造和船舶等结构件,是典型的航空难加工材料。通过对AF1410钢进行AdvantEdge仿真和扩孔正交试验,探究分析扩孔参数对轴向力、刀具寿命和材料去除率的影响。试验结果表明,轴向力随着主轴转速的增加而降低,随着进给速度的增加而增加;在仿真试验中,主轴转速对轴向力的影响大于进给速度,实际加工时由于冷却切削液降低了高温产生的热软化效应,使进给速度对轴向力的影响大于主轴转速;加工中刀具磨损严重,寿命短,为提高刀具寿命,可选择低进给速度、高主轴转速的参数组合;进给速度与材料去除率线性相关,在综合优先考虑轴向力与刀具寿命的情况下,进给速度40mm/min以及主轴转速800r/min为最佳工艺参数。在实际生产加工中,此项研究有利于提高AF1410钢的加工质量,降低生产成本。

AF1410钢的旋转弯曲疲劳破坏行为

通过力学性能测试、微观组织和疲劳断口形貌的扫描电镜(SEM)分析等方法系统研究了一种双真空工艺熔炼的高纯度超高强度钢(AF1410)的高周旋转弯曲疲劳破坏特性及非金属夹杂对其疲劳性能的影响。结果表明:AF1410钢经510℃回火5h后,具有优异的综合力学性能,其旋转弯曲疲劳极限强度达到826MPa;通过疲劳断口的SEM观察,试验用AF1410钢的旋转弯曲疲劳裂纹源均起裂于试样表面的加工缺陷,如刀痕、细微缺口等,这些表面缺陷引起的应力集中是导致其疲劳开裂的主要原因;稀土元素La的加入使得高纯AF1410钢弯曲疲劳断口中出现细小圆形的含La非金属夹杂物,但该类稀土夹杂并未成为旋转弯曲疲劳断裂的裂纹源。

AF1410与300M钢的腐蚀冲击疲劳行为

根据舰载飞机起落架的服役条件提出了腐蚀冲击疲劳概念和试验方法。考察了两种起落架材料在盐水中的腐蚀冲击疲劳行为 ,包括冲击疲劳寿命、裂纹萌生与扩展速率。尽管两种材料在空气中的冲击疲劳寿命几乎相等 ,但 30 0 M钢在盐水中的冲击疲劳寿命下降幅度较大。在盐水介质中 ,氢脆加速 30 0 M钢冲击疲劳裂纹的萌生和扩展。局部塑性变形区优先腐蚀促使 AF14 10钢的裂纹萌生 ,盐水对 AF14

超高强度钢AF1410的高温变形本构方程及热加工图

在Gleeble-3800热模拟试验机上对AF1410钢进行了热压缩试验,研究了该材料在变形温度850~1150℃、应变速率0.001~1 s^(-1)、真应变量0.9下的热变形行为。采用双曲正弦函数建立了AF1410钢含应变量的热变形本构方程,根据动态材料模型建立并分析了热加工图,同时分析了其热变形显微组织。研究表明:在热变形过程中,AF1410钢试样发生了不同程度的动态再结晶,随着温度的升高,发生动态再结晶的驱动力逐渐降低。材料热变形参数与应变量可以用高次函数表示,而且具有很好的相关性。从热加工图中获得该材料最佳热加工参数是:变形温度1050~1150℃、应变速率0.007~0.36 s^(-1)。

高韧性超高强度钢AF1410

AF1410钢优异的断裂韧性来源于其化学成分的低碳、高镍钴、低杂质的特征。国内外对AF1410钢的成分、组织、处理方法、性能特征等方面的研究,促成其在航空航天结构上的广泛应用。

AF1410超高强度钢硬质合金加工刀具的磨损机理

AF1410超高强度钢是具有难加工特性的新型结构材料,通过设计正交实验,研究涂层硬质合金刀具切削AF1410超高强度钢的切削力和刀具寿命,分析达到磨钝标准的硬质合金刀具前、后刃面的磨损形貌,以及刀具磨损机理。结果表明,刀具寿命随铣削深度和铣削速度增大而线性减小,随着每齿进给量和铣削宽度增加,刀具寿命下降趋势逐渐放缓甚至略有增加。刀具磨损分为3个阶段:磨合阶段—稳定磨损期—快速磨损阶段,在快速磨损阶段刀具磨损迅速增加,直到刀具失效。前、后刃面均发生刀具材料的严重剥离,同时粘结大量AF1410钢屑。刀具涂层失效的主要机理为磨粒磨损,刀具基体主要失效机理为扩散磨损和粘结磨损。

二次硬化超高强度钢AF1410奥氏体晶粒长大行为

研究了二次硬化超高强度AF1410钢(%:0.165C、14.10Co、9.83Ni、1.92Cr、1.05Mo)在800～1 200℃5～180 min加热的奥氏体晶粒长大行为。结果表明,AF1410钢奥氏体平均晶粒尺寸随加热温度的升高和保温时间延长而增大,加热温度超过1 100℃后,奥氏体晶粒发生严重粗化;不同加热温度下,该钢的奥氏体平均晶粒尺寸与保温时间符合Beck关系;建立了AF1410钢的奥氏体晶粒长大数学模型,800～1 200℃加热时,该钢奥氏体晶粒长大平均激活能为220.2 kJ/mol,其奥氏体平均晶粒尺寸与加热温度之间符合Arrhenius关系。

AF1410超高强度钢无氰镀镉-钛工艺及质量控制

AF1410(16Co14Ni10Cr2Mo)钢的良好综合性能优于现用一般超高强度钢,广泛应用于航空受力结构件。无氰镀镉-钛作为其表面防护的主要手段,在实际生产中经常出现镉钛厚度不均匀及钛含量很难满足0.2%~0.7%的要求,严重影响产品镀层质量。结合生产实践及多年经验积累,通过加强对材料、设备、槽液、制造过程、工艺控制和人员等环节的严格控制,使零件无氰镀镉-钛质量问题得以彻底消除,且产品质量持续稳定。