难变形材料薄壁筒形件强力旋压研究进展

高强铝合金、钛合金、高温合金等比强度高的难变形材料薄壁筒形件是航空、航天和兵器等领域广泛应用的高强、轻量化结构件.然而,此类薄壁壳体零件强力旋压成形是一个多场、多因素耦合作用下集三维连续局部变形、非均匀变形及非稳态等特点于一体的复杂成形过程.从难变形材料的可旋性、变形行为与制件的缺陷分析、组织性能和工艺模具的优化设计几个方面综述了薄壁筒形件强力旋压的研究进展、存在问题和发展趋势.     

基于数值模拟的小应变差筒形件旋压成形方法研究

为了获得变形均匀的筒形件,提出采用有限元数值模拟方法对错距旋压、等距旋压和对轮旋压三种强力旋压成形工艺方案进行分析,介绍了三种强力旋压成形工艺方法及其原理,并制定了相应的成形工艺方案。以20钢筒形件为研究对象,采用MSC.MARC有限元软件,对三种不同的强力旋压成形过程进行了数值模拟。结果表明,旋压成形后工件的内外表面存在一定的应力及应变差;采用对轮旋压所获得筒形件内外表面应力应变差远小于错距旋压及等距旋压,采用等距旋压成形时筒形件内外表面应力应变差最大。     

薄壁筒形件旋压成形的研究进展

主要阐述了近年来国内外关于薄壁筒形件旋压理论研究和工艺技术的进展情况.介绍了薄壁简形件的旋压方式、旋压过程中材料流动特征和力能参数、变量参数与加工精度相关性的研究进展,以及筒形件的可旋性和复合技术的应用;分析了超薄壁筒形件旋压加工的特点,得出超薄壁筒形件的成形加工与厚壁件相比主要成形特点有:材料流动的不稳定性、对工件与...     

筒形件强力旋压发展过程及其现状分析

通过对筒形件强力旋压发展过程的回顾和国内外技术现状的分析,进一步加深了对该加工工艺的了解并探寻新的发展方向。目前,普通筒形件强力旋压工艺已经相当成熟,而带有纵向内筋的筒形件强力旋压工艺还相对落后。因此,进一步深入开展带内筋筒形件强力旋压工艺成形机理和变形特点的研究,有着重要的理论意义和实际应用价值。     

细长薄壁筒形件错距旋压成形工艺研究

薄壁筒形件变形量大,壁厚公差要求高,加工过程中容易出现壁厚超差、振纹、开裂、脱模困难等问题,为提高生产效率,通常采取错距旋压方式成形。通过对6061铝合金细长薄壁筒形件错距旋压工艺分析及旋压成形试验,分析了旋轮进给比、壁厚减薄率、旋轮轴向和径向错距量、旋压道次、预先热处理工艺规范等对旋压过程和产品质量的影响,为细长薄壁筒形件研究出了一套切实可行的错距强旋成形方案和合理的工艺参数。     

合金钢旋压塑流变形稳定性试验研究

中碳合金钢退火状态可旋性良好，累计变薄率为80％，未见裂纹出现。强力旋压属局部连续塑性成形工艺，很适宜大直径筒形件塑性成形。变薄旋压中碳合金钢筒形件，与卷焊成形相比，可强化组织性能，降低筒体重量，提高使用效果。试验旨在探讨中碳合金钢筒形件旋压成形的稳定性，通过变形区三向接触面积塑流试验研究，筒体变形体积与力能的分析，以及优化工艺参数和确定合理工艺过程，旋出了高精度筒形件，同时进行了批量旋压生产。     

简形件强力旋压发展过程及其现状分析

通过对筒形件强力旋压发展过程的回顾和国内外技术现状的分析。进一步加深了对该加工工艺的了解并探寻新的发展方向。目前．普通简彤件强力旋压工艺已经相当成熟，而带有纵向内筋的筒形件强力旋压工艺还相对落后。因此，进一步深入开展带内筋筒形件强力旋压工艺成形机理和变形特点的研究，有着重要的理论意义和实际应用价值。     

薄壁筒形件多道次滚珠旋压成形机理研究

为研究多道次成形条件下薄壁筒形件滚珠旋压的成形机理,采用实验和有限元法相结合对薄壁筒形件多道次滚珠旋压的应力应变、旋压力和成形性进行了分析。结果表明:各道次下的等效应力和等效应变都是由旋压件的内表面向外表面逐渐增大,且随着旋压道次数的增加,等效应力和等效应变也都是逐渐增大;每道次的轴向旋压力随着滚珠行程的增加而增大,且各道次的旋压力也逐渐增大;多道次滚珠旋压时,由于采用较小的壁厚减薄量和材料的加工硬化,金属易于稳定流动,能够保证管坯的轴向伸长。因此,通过多道次滚珠旋压可实现大减薄量薄壁筒形件的旋压成形。     

超长薄壁筒形件整体旋压技术

以成形长4,800mm、直径?402mm筒形件为例,阐述了CZX800/3CNC数控强力旋压机自主设计开发过程,并基于该设备开展了30CrMnSiA零件旋压工艺研究,获得了整体旋压合格零件,通过了后续批产考核验证,为超长薄壁筒形件成形研制做出了积极的探索与贡献。     

金属筒形件强力反旋变形过程的数值模拟分析

为了确定更为符合实际的筒形件强力旋压工艺参数的选用原则,利用有限元软件Abaqus/Explicit准静态模块,对一次减薄成形的工艺,不同工艺参数下筒形件两旋轮反旋旋压过程进行了动态模拟、变形以及应力应变的分析.分析表明:强力旋压毛坯件的变形流动主要是轴向变形,影响成形质量的因素主要是成形过程中的径向变形和切向变形.当旋轮圆角半径r=15mm,旋轮工作角α=30°时,金属旋压件的径向变形和切向变形比较合理,既容易顺利进行旋压成形又不易引起失稳现象,为实际加工旋轮的参数选择提供了依据.     

基于Simufact的QSn7-0.2筒形件正、反旋数值模拟研究

为了得到成形质量高、变形均匀的QSn7-0.2连杆衬套筒形件,采用有限元数值模拟的方法对正、反旋两种筒形件强力旋压的旋压方式进行分析,介绍了两种筒形件强力旋压方式的工艺原理,并制定了相应的成形工艺方案。使用锡青铜作为研究对象,利用Simufact有限元仿真软件,对两种不同的筒形件强力旋压方式的成形过程进行了数值模拟。结果表明,正旋的成形质量好于反旋;正旋的瞬时最大等效应力应变值及径向和切向的最大应力分量的变化幅度均小于反旋;反旋的旋压时间小于正旋,在精度允许的范围内,反旋的生产效率高于正旋。     

钛合金薄壁筒形件热旋成形技术研究

采用TA15钛合金开展钛合金薄壁筒形件热旋成形技术研究,针对钛合金热旋过程中出现的典型缺陷进行形成机理和控制方法研究,成功地旋制出了质量良好的BT20钛合金大型薄壁筒形件.研究表明,钛合金薄壁筒形件热旋成形的关键是保证金属旋压时变形流动的均匀性,其直接受到热旋加热方式、旋压工艺参数和成形模具等因素的影响.BT20钛合金合适的旋压温度范围为600～700℃,当坯料较厚时温度可稍高以防止裂纹,而坯料较薄时旋压温度可适当降低以防止坯料隆起;钛合金筒形件壁厚越薄,越容易产生鼓包和褶皱等成形缺陷,尤其是当厚径比(t/D)小于1%时,应采用较小的道次减薄率以防止局部失稳;采用较小的工作角和较大的旋轮圆角半径有利于促进旋压变形的均匀性.     

纵向内筋薄壁筒反向滚珠旋压有限元分析

反向滚珠旋压应用于成形带有纵向内筋的薄壁筒形件。以刚塑性有限元法为基础,应用商业有限元软件DE-FORM-3D V6.0分析了纵向内筋薄壁筒形件反向滚珠旋压成形金属塑性变形区的应力状态,研究了金属塑性变形时的流动规律。有限元模拟结果表明,纵向内筋薄壁筒形件反向滚珠旋压过程中,变形区金属处于三向压应力状态,而且沿着旋压件壁厚方向,从内向外等效应力值和等效应变值逐渐增加。     

铝合金强力旋压变形区温度变化规律

建立了铝合金薄壁精密筒形件三旋轮强力旋压变形区温度变化数学模型,计算并分析了变形区温度变化规律及其对旋压工艺的影响。研究结果表明:多道次强力旋压时,变形区温度最高升温约160℃,变形区金属的变形抗力明显降低约40 MPa;在分析变形区温度变化对壁厚减薄率影响规律的基础上,提出了壁厚减薄率一致性的概念,为薄壁高精度铝合金筒形件旋压提供了理论参考。旋压变形区温度变化导致旋压坯料在厚度方向上产生热膨胀,最大热膨胀量达85μm,名义减薄率与实际减薄率不一致,壁厚减薄误差率达12%。     

大长细比带凹底筒形件旋压成形方法研究

针对大长细比带凹底筒形件采用拼焊成形时工艺复杂、成形精度低、产品质量差等缺陷,提出采用普通旋压与强力旋压相结合的复合旋压成形方法来实现其完整制造,通过理论分析获得了复合旋压成形过程中变形量的分配原则。采用普旋圆弧形与强旋直线形相结合的旋轮轨迹,旋压成形筒形件的凹底部分,在旋压系数大于极限旋压系数的条件下拉深旋压获得筒形坯料,采用圆弧形及双锥面旋轮分别将屏蔽罩圆弧段及直筒段旋压减薄到规定尺寸等工序,成功加工出高精度的长细比为2.01的带凹底筒形件,同时生产效率提高了50%左右,为此类零件的制造提供了一种全新的方法。     

工艺参数对筒形件强力旋压过程的影响

在分析筒形件强力旋压的变形特点基础上建立了计算机仿真模型,利用计算机模拟技术系统地对筒形件强力旋压过程进行了模拟,主要研究变薄率、旋轮进给量、旋轮成形角、旋轮圆角半径四个关键的工艺秘压成形过程及工件质量的影响,通过依次变化每一个参数得到一系列的塑性力学的分布效果图及相应的曲线图,并对成形缺陷进行了预测,实现了相应的参数优化。     

AZ91筒形件旋压的组织衍化及微纳力学性能

本文采用强力正旋的方式对AZ91镁合金筒形件进行多道次旋压,通过光学显微镜(OM)和配有电子背散射衍射和能谱的扫描电子显微镜(SEM-EBSD-EDS)对不同旋压道次的微观组织衍化进行观察,结合EDS和X-Ray衍射仪（XRD）对筒形件的物相进行分析,通过纳米压痕试验仪对不同旋压道次镁合金的微区力学性能进行测试。研究结果表明：当AZ91镁合金筒形件的壁厚减薄率达到88.3%时,表面成形良好,无裂纹、褶皱产生;在旋压的初期,主要为外壁镁合金发生塑性变形,随着旋压变形量的增加,筒形件内外壁镁合金变形趋于一致,组织均匀,脆性相Mg17Al12发生破碎,呈流线形弥散地分布在镁合金内部,同时镁合金晶粒也得到细化,并发生动态再结晶;随着变形量的增加,筒形件的强度提高,硬度最高可达1.036 GPa,强化方式主要为第二相弥散强化和细晶强化。     

AZ91筒形件旋压的组织演化及微/纳力学性能

采用强力正旋的方式对AZ91镁合金筒形件进行多道次旋压,通过光学显微镜(OM)和配有电子背散射衍射和能谱的扫描电子显微镜(SEM-EBSD-EDS)对不同旋压道次的微观组织演化进行观察,结合EDS和X射线衍射(XRD)对筒形件的物相进行分析,通过纳米压痕试验对不同旋压道次镁合金的微区力学性能进行测试。研究结果表明:当AZ91镁合金筒形件的壁厚减薄率达到88.3%时,表面成形良好,无裂纹、褶皱产生;在旋压的初期,主要为外壁发生塑性变形,随着旋压变形量的增加,筒形件内外壁变形趋于一致,组织均匀,脆性相Mg_(17)Al_(12)发生破碎,呈流线形弥散地分布在镁合金内部,同时镁合金晶粒得到细化,并发生动态再结晶;随着变形量的增加,筒形件的强度提高,硬度最高可达1.036 GPa,强化方式主要为第二相弥散强化和细晶强化。     

小口径薄壁筒形件变薄旋压工艺及实验

根据单轮旋压工作原理,采用一种变薄旋压工艺成形小口径薄壁筒形件,并通过有限元模拟软件分析了旋轮成形角、减薄率和进给量对金属变形的影响,确定了旋压成形工艺参数。采用模拟结果对小口径铝合金管进行变薄旋压实验,产品的机械性能、内外表面质量和椭圆度都得到了显著的提高,充分证明了该工艺的可行性,为进一步深入研究和推广小口径薄壁筒形件的变薄旋压工艺奠定了基础。     

筒形件强力旋压成形本构关系研究

通过不同壁厚减薄率的筒形件旋压的单向拉伸试验获得了应力—应变关系曲线。在弹性变形和塑性变形工艺的基础上,分析了减薄率对屈服强度、弹性模量以及切线模量的影响。并且通过修正双线性弹塑性本构关系,获得了强力旋压成形的本构关系。结合宏观增量本构关系和拉伸试验结果,采用Mises屈服准则和随动强化模型建立了适合强力旋压成形的弹塑性增量本构方程,这为筒形件强力旋压成形奠定理论研究和实际应用的基础。