Invar36铁镍合金厚板热压成形框架模具的数值模拟与验证

为解决Invar36铁镍合金复材工装模板成形效果差的问题,通过高温压缩实验,研究了Invar36铁镍合金的高温热变形行为,采用刚塑性有限元法,利用高温压缩实验所得到的材料参数,建立了Invar36铁镍合金厚板热压成形框架模具有限元模型,通过有限元仿真分析研究了不同横纵筋条间距对零件成形效果的影响,并总结了框架式热压模具成形时零件的变形特点。结果表明:在上下模无筋条支撑的区域中,由于零件脊线部位的曲率变化最大、变形量最大,而又无型面支撑,成形效果最差。因此,提出了在零件的脊线部位增加支撑筋条的方案,改进框架式热压模具的结构,并通过热压成形实验,验证了改进的热压模具结构的有效性。

Invar 36合金搅拌摩擦焊焊缝的低温韧性

为了研究Invar36合金搅拌摩擦焊焊缝的低温韧性,采用小冲杆试验方法(small punch test)对焊接速度2 mm/s,搅拌头旋转频率200～1 000 r/min的Invar36合金焊缝进行低温(77 K)和室温(298 K)韧性测试.298 K下,所有焊接工艺的焊缝小冲杆试验能均高于母材,焊缝韧性随搅拌头旋转频率的提高而降低.77 K下,搅拌头旋转频率小于等于400 r/min的焊缝的低温韧性明显优于母材.所有焊缝在77 K下的小冲杆试验能均高于298 K下的结果,未发生脆性转变.结果表明,Invar合金搅拌摩擦焊焊缝具有优异的低温韧性,但随着搅拌头旋转频率的提高,焊接热输入增加使焊缝组织粗化,从而导致焊缝韧性降低.

激光加工工艺参数对Invar 36合金表面微织构质量的影响

目的提高微织构的加工效率和加工质量,为改善Invar 36合金的表面性能及微织构加工工艺参数提供理论依据。方法为了保证该研究的合理性和可行性,采用光纤激光加工技术并结合正交试验法研究了激光功率,激光频率,激光扫描速度和扫描次数4种不同加工参数对微织构凹槽表面形貌结构尺寸及加工质量的影响,并通过摩擦学试验方法测试了其对应的摩擦学性能。最后,通过三维形貌测试仪和扫描电子显微镜对微织构加工结果进行测量表征。结果微织构凹槽的加工质量与激光扫描次数和扫描速度的关系更大,随着激光扫描次数的增加,微织构的深度明显增加,但是其宽度逐渐减少。当扫描次数在5~15次时,随着扫描次数的增加,微织构表面及边缘熔融物不规则凸起逐渐平整。激光扫描速度与微织构凹槽的宽度成正比,但是与微织构凹槽的深度及边缘不规则凸起的高度成反比关系。此外,当激光扫描次数为15次,激光扫描速率为400~500μm/s时,加工的微织构表面粗糙度更低,且根据摩擦试验结果,发现该条件下加工的微织构摩擦副的减摩耐磨效果更佳。结论激光扫描次数和激光扫描速度是影响凹槽型微织构加工质量和表面性能的关键因素,试验结果表明在适当的激光加工工艺参数下(P=0.04 W,f=20 kHz,v=500μm/s,n=15)微织构凹槽具有较高的加工质量,从而有效改善Invar 36合金的摩擦学性能,对未来进一步提高Invar 36合金的表面性能及加工质量具有一定的指导意义。

基于正交试验的Invar36合金铣削切削参数优化

为了研究采用硬质合金刀具加工Invar36合金时切削参数对零件加工表面质量的影响,本文采用正交试验法,设计了以径向切深、主轴转速、每齿进给速度作为主要因素的3因素3水平正交试验表,并通过极差分析法得到影响表面质量的切削参数最优组合和本试验方案的最优水平,最后采用了方差分析法和F-检验分析切削参数影响表面粗糙度的显著关系,并验证了进给速度的变化对零件的表面粗糙度有显著影响。

Invar 36合金厚板三点弯曲回弹规律研究

采用Ls-Dyna软件,利用Swift硬化模型、Mises屈服准则,建立三点弯曲有限元模型,模拟研究了不同厚度、不同温度下Invar 36合金厚板的回弹规律。依据模拟结果,设计制作三点弯曲模具,在万能液压机上进行三点弯曲回弹试验。结果表明,板料厚度越大,成形温度越高,回弹程度越小。室温下材料厚度从12.7增加至19.05 mm时,回弹量由19.73%降至10.76%,减小了45.5%;19.05 mm厚度的板料成形温度为室温时回弹量为10.76%,而当成形温度升高至800℃时回弹量则降至1.4%,减小了87.0%。有限元模拟结果和试验结果吻合度高,表明该有限元模型、材料模型可有效预测Invar 36合金不同厚度、不同温度下的回弹情况。

精密磨削Invar 36合金时的磨料选择

本文对白刚玉、铬刚玉和绿色碳化硅三种磨料砂轮磨削Invar36合金时的磨削力、磨削温度、表面粗糙度和磨削比进行了对比分析。结果表明:白刚玉砂轮对Invar36合金的磨削比最高,磨削表面粗糙度较好,但是磨削温度和磨削力也比较高,适用于Invar36合金的粗磨;铬刚玉砂轮磨削时的磨削力最小,磨削温度最低,但是磨削比也比较低,因此适用于易变形零件的精密磨削。

Invar 36合金厚板四辊滚弯成形及回弹规律研究

为了分析Invar 36合金厚板的四辊滚弯成形工艺及工艺参数对滚弯回弹的影响规律,进行了不同板料厚度和工艺参数条件下的Invar 36合金厚板四辊滚弯实验,同时基于ABAQUS有限元平台,利用Swift硬化模型、Mises屈服准则,建立了四辊滚弯有限元模型。通过有限元模拟结果与滚弯实验结果的对比发现,随着设定弯曲半径的减小,模拟精度随之提高。总体而言,有限元模拟结果和实验结果吻合度高,利用该有限元模型可精确预测Invar 36合金板料四辊滚弯成形件曲率半径。综合实验和数值模拟结果表明,弯曲半径越大、板料厚度越小、上下辊夹持力越小,则弹塑性变形中弹性应变占比越大,回弹越显著。

Invar36合金中厚板K-TIG焊接头组织及性能分析

Invar36合金具有与航空复合材料相近的低膨胀系数,是制备航空复合材料模具的首选材料,涉及材料厚度多介于10~20mm,采用传统MIG多层多道焊工艺存在焊接效率低、使用成本高及成品率低等问题。鉴于此,选用厚度为10mm和19mm厚Invar36合金,采用K-TIG焊和摆动MIG焊工艺进行了试验研究。焊缝组织及接头性能分析表明,10mm和19mm厚Invar36合金焊缝各区域均未发生相变,热影响区为粗大的奥氏体等轴晶,焊缝为奥氏体柱状晶。10mm厚Invar36合金K-TIG接头热影响区晶粒尺寸为178μm;19mm厚Invar36合金K-TIG侧和摆动MIG侧的热影响区晶粒尺寸分别为150,131μm。10mm和19mm厚Invar36合金接头抗拉强度分别为427,452MPa,延伸率分别为31%和36%。

真空退火对Invar36合金K-TIG焊接接头组织和性能的影响

采用K-TIG工艺焊接了10mm厚的Invar36合金板,随后分别进行了600℃保温2h炉冷、850℃保温1.5h炉冷和1000℃保温1h炉冷的真空退火。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、残余应力测钻仪、万能拉伸试验机及显微维氏硬度计等检测了经过和未经过真空退火的焊接接头的显微组织、力学性能、硬度分布和残余应力,并检验了拉伸试验后试样的断口形貌。结果表明:经过和未经过真空退火的焊接接头显微组织没有明显差异,随着退火温度的提高,晶粒明显长大,组织更均匀致密;真空退火和未退火接头的拉伸试样拉伸试验时均断裂在热影响区,为韧性断裂;真空退火的焊接接头的残余应力、屈服强度、抗拉强度和硬度均显著降低,断后伸长率提高。

Invar36合金激光焊接Ansys仿真

【摘要】本文对Invar36合金激光焊接过程进行了ansys仿真，验证了激光焊接具有高功率密度，较小的热影响区，较大的焊接深度，较窄的焊缝等优势，能够实现低应力及低变形焊接。

LNG船用薄板Invar36激光搭接焊工艺参量优化

为了解决殷瓦合金焊接中易出现的焊接缺陷问题,研究了液化天然气(LNG)船用薄板殷瓦合金搭接焊(上下板厚度均为1.5mm)工艺参量。通过设计制造气体保护盒,采用数值仿真分析和正交试验的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了殷瓦合金搭接焊最优工艺参量。结果表明,气孔缺陷在完全保护气下得到有效抑制,殷瓦合金搭接焊的最优工艺参量为激光功率3.4kW、焊接速率1.3m/min、离焦量+20mm、激光入射角5°、激光光斑能量分布2∶1;在此最优工艺参量下,焊缝表面呈银白色,无气孔等缺陷,焊缝处硬度小于母材但大于热影响区,拉伸强度为417.16MPa,达到母材的94.8%,且仿真结果与试验结果误差较小,证明了本文中所建立的仿真模型的可靠性。这一结果对殷瓦合金激光搭接焊工艺参量数据库搭建是有帮助的。

计量人生——纪尧姆、因瓦合金与国际计量局

1920年诺贝尔物理学奖颁发给了查尔斯·埃杜德·纪尧姆(Charles·douard Guillaume)(图1),用以表彰他发现了后来被称作"因瓦"(Invar)与"艾林瓦"(Elinvar)的2种铁镍合金。而当我们对比在纪尧姆前后获得诺贝尔奖的物理学家时,我们会发现一些奇怪之处:他的工作与20世纪初最前沿的领域——相对论和量子力学毫不相干。有研究者认为,"纪尧姆是一个奇怪的选择"。

温度与应变速率对Invar 36合金变形行为的影响

在室温至900℃温度范围内、不同初始应变速率(8×10^(-5)、8×10^(-4)和8×10^(-3)s^(-1))下,利用单向拉伸实验研究了温度与应变速率对Invar 36合金拉伸力学性能的影响,并选择室温、600和800℃进行三点弯曲实验,分析温度对Invar 36合金厚板回弹规律的影响。结果表明,Invar 36合金的屈服强度、抗拉强度随温度的升高而大幅降低;延伸率则先升高后降低,在600℃时出现峰值,达到69.2%,比室温提高了55%,这主要由于动态再结晶使塑性提高所致。当温度较低时(室温和500℃),应变速率对Invar 36合金力学性能影响不大;但当温度升高至800℃时,Invar 36合金的强度和塑性均随初始应变速率的减小而大幅减小,初始应变速率由8×10^(-3)s^(-1)降至8×10^(-5)s^(-1),屈服强度、抗拉强度和延伸率分别降低了38%、47%和50%;由室温升高至800℃时,三点弯曲回弹量减小87.0%。