TA15钛合金大型复杂构件等温局部加载过渡区宏微观变形研究

基于DEFORM3D平台,针对大型复杂构件建立了等温局部加载有限元模型,模拟分析了成形参数对过渡区成形和微观组织演化的影响规律.结果表明:随过渡区宽度的增加,过渡区纵向筋和横向筋之间的凹陷增大,平均晶粒尺寸减小;随加载道次的增加,过渡区纵向筋和横向筋之间的凹陷减小,平均晶粒尺寸减小;随锻造温度的升高,加速度的减小其平均晶粒尺寸增大;只采用局部加载成形方式时,过渡区纵横筋充填不均匀,平均晶粒尺寸较小:采用先局部加载后精整的变形方式时,过渡区纵横筋的充填较好,平均晶粒尺寸较大.     

基于Forge的汽车空心EPS转向轴旋锻成形数值模拟及工艺优化

利用Forge软件对08钢汽车空心EPS转向轴旋锻成形进行了数值模拟,通过正文试验研究了锤头相对转角、下压量、进锤速度和坯料轴向进给量对关键部位成形过程的影响。获得了汽车空心EPS转向轴旋锻成形的较优工艺参数:锤头相对转角为18°,压下量为1 mm,进锤速度为5 mm/s,坯料轴向进给量为0.5 mm。最后以优化的参数进行了样品试制,结果表明该组工艺参数所生产出的样品性能优良。     

基于正交试验的铝合金筋板类锻件成形工艺参数多目标优化

为了获得更好的铝合金筋板类锻件锻造成形工艺参数,采用正交试验和有限元模拟技术对锻造成形工艺参数进行了多目标优化。以铝合金筋板类锻件成形载荷和金属流动速度作为评价指标,分析成形速率、坯料温度、摩擦系数、飞边槽桥部宽度和高度对锻件质量的影响。并用极差分析法分别得到成形载荷和流动速度的最优工艺参数。最后利用多目标综合平衡法,获得成形载荷和金属流动速度的工艺参数组合,并对最优工艺参数进行了验证。     

响应面法在大锻件微观组织质量控制中的应用

以某T型截面大锻件分段多道次成形工艺为研究对象,引入数学统计工具-响应面法(RSM)对该分段、不连续变形下的组织均匀性控制问题进行了研究。将工艺条件-道次进行参数表征,采用有限元方法 (FEM)和响应面法相结合,建立了以改善锻件微观组织质量为评价目标,以坯料温度、压力机速度、上模斜角角度和道次表征量为设计变量的二阶响应模型。研究了设计变量与评价目标之间的作用规律,通过Matlab软件得到了最优锻造工艺和工艺参数组合,即采用3道次成形工艺,坯料温度为440℃,压力机速度为8 mm·s-1,上模斜角角度为160°。采用优化结果进行大锻件的生产试制验证,金像分析显示所成形锻件内部组织均匀,表明了应用RSM和FEM可以有效地对分段多道次成形工艺下的锻件组织均匀性进行控制。     

变形工艺参数对钛合金框锻件等温成形变形均匀性的影响

基于Deform 3D平台,对钛合金大型框锻件等温成形过程进行了数值模拟,分析研究了变形工艺参数(变形温度、变形速度及摩擦)对变形均匀性的影响。引入变形均匀性参数对变形均匀性进行分析,结果表明:变形工艺参数对TC4钛合金大型框锻件等温成形过程具有显著影响,在锻件成形过程中应适当增加变形温度、降低加载速度和保持良好的润滑条件,以期提高坯料变形的均匀性。     

某大型航空铝合金锻件局部加载成形质量控制

以某大型铝合金航空锻件为对象,针对整体一次加载成形时载荷过大的问题,提出了局部加载成形工艺方案,利用有限元法对锻件分段局部加载成形充填和载荷、多道次之间变形量分配及各道次加载顺序进行了研究。结果表明:该铝合金大锻件采用整体加载方案时,最大成形载荷为400 MN,超过了现有设备能够提供的载荷;采用局部加载3段2道次成形时,每道次成形载荷均可控制在300 MN以内,第1道次上下模具停止距离为55 mm,且加载方式为从锻件中间往两边加载,能够获得填充完整的锻件,满足现有设备要求。     

基于响应面法的喷射成形7055铝合金飞机轮毂锻造工艺优化北大核心CSCD

针对由于飞机轮毂形状复杂而导致的轮毂锻件充填不完整和模具磨损等问题,在某型号飞机起落系统的轮毂锻造中,采用喷射成形7055铝合金挤压棒,并采用热模锻方式和增加锻件预成形设计,建立以锻件的终锻充填率和终锻力为优化目标、以坯料预锻压下量、坯料加热温度、模具预热温度和模具下压速度为设计变量的响应面模型。利用二阶响应面法与Design Expert软件相结合,对轮毂锻件的工艺参数进行优化,确定最佳参数为:坯料预锻压下量为45.30 mm、坯料预热温度为430℃、模具预热温度为447℃、模具下压速度为5.00 mm·s。生产验证表明,改进后的预成形方案与工艺参数可以在较低的终锻力下,解决充填不完整的问题,生产出合格的产品。     

四通阀体热锻成形CAE分析及工艺优化

为了解决实际生产中遇到的四通阀体在多向模锻成形中填充不满、冲头载荷大的问题,采用有限元软件DEFORM-3D对四通阀体的填充过程进行了数值仿真,通过模拟结果研究了水平冲头进给速度、垂直冲头进给速度以及坯料加热温度对锻件温度分布的影响。同时,为了获得最优参数,采用控制变量法研究了水平冲头进给速度、垂直冲头进给速度以及坯料加热温度对四通阀体质量的影响。研究结果表明:合理地选择冲头进给速度及坯料加热温度,可以避免锻件在成形过程中局部流速差过大或者温度分布不均匀,从而避免锻件在冷却过程中产生应力,有效地提高了锻件质量。最优热锻工艺参数为:水平冲头进给速度为7 mm·s~(-1),垂直冲头进给速度为18 mm·s~(-1),坯料加热温度为1050℃。     

基于DEFORM-3D的7075铝合金筒型件半固态成形有限元模拟及试验验证

使用三维模拟软件DEFORM-3D,模拟了7075铝合金深腔筒型件的半固态成形过程,分析了坯料温度、模具温度及加载速度对筒型件成形过程的影响。结果表明,提高模具温度和坯料温度,能显著降低坯料的变形抗力;提高模具温度和加载速度可以减少热量损失,提高半固态坯料的充型能力。最优工艺参数为：坯料温度610℃,模具温度350～400℃,加载速度15mm/s,此时,材料最大等效应力值为69.9MPa。通过试验验证表明,在模拟参数下进行半固态成形,筒型件外形完整,表面品质高,组织致密,无成形缺陷。     

TA15合金大型筋板件等温局部加载晶粒尺寸演化研究

随着航空工业的迅速发展,大飞机和新一代军机的研制,钛合金大型筋板件的应用日益广泛,等温局部加载技术为该类构件的成形提供了新的途径。然而,等温局部加载成形是一个多因素耦合作用下的复杂成形过程,工艺参数控制不当将产生粗晶、组织不均匀等缺陷。为此,文章采用内变量法,建立了TA15合金高温变形微观组织演化物理模型,并与有限元软件DEFORM 3D结合对TA15合金筋板件等温局部加载成形过程等轴α相晶粒尺寸演化进行数值模拟。结果表明,锻件先加载区、后加载区及变形过渡区晶粒尺寸基本一致;随着温度的升高,锻件等轴α相晶粒尺寸平均值,呈先减小,后增加的趋势;锻件等轴α相平均晶粒尺寸随模具运动速度增加,先快速减小,后趋于平缓,较大的模具运动速度易造成组织不均匀性增加;采用只局部加载的加载方式,可以获得比采用先局部后整体的加载方式,更均匀细小的组织。     

The Effect of Temperature Condition on Material Deformation and Die Wear

The characteristics of temperature change on die and billet are very complex during the deformation process because of the interaction between them and some unstable external factors. In this paper, the numerical simulation model for the crank shaft die forging was established by means of the rigid-plastic FEM method. The model was validated by optical non-contact 3D measurement—ATOS. Based on available research results, this paper explored the effect of temperature conditions on material deformation and die wear. Three parameters, press velocity and initial temperature of billet and die, were chosen to illustrate the effects. From the experimental results, the effect of process parameters on deformation ability of the material is simple, while the effect on die wear is relatively complicated. The press velocity plays an important role on die wear when the initial temperature of the billet has larger influence on material deformation. A conclusion can be drawn that when the initial temperature of the billet is 1100 °C, the initial temperature of the die is 250 °C, and the velocity is kept in the range of 200-300 mm/s, the optimum solution for deformation ability of the material and die wear can be obtained. It is possible for the conclusion to be extended further for the control of temperature condition to optimize die life and material deformation.     

小规格TiNiNb管材的反向挤压成形工艺参数

针对44 mm×10.5 mm小规格Ti Ni Nb管材反挤压成形试验的工艺参数确定和模具设计问题,采用有限元热力耦合数值模拟和单因素轮换法,分析在满足制件成形质量(挤出温度低于共晶熔点)的前提下,挤压力与凹模模角和定径带长度、凹模和挤压筒温度、毛坯初始温度、挤压速度及摩擦因子等工艺参数和模具结构参数之间的关系,确定影响挤压力的主要工艺参数和模具结构参数分别为凹模模角、初始坯料温度、挤压速度和摩擦因子,并给出上述参数的取值范围。通过基于数值模拟的正交试验方法,得到了主要工艺参数和模具结构参数的最佳组合,即在保证润滑效果的前提下,取凹模模角110°、毛坯初始温度为950℃、挤压速度为50 mm/s。利用铅和45号钢毛坯在6.5 MN多向模锻挤压液压机上进行了验证实验。     

Ti6242S钛合金盘形锻件锻造及热处理工艺研究

采用260 mm钛合金棒材,以锤锻和压机锻造的方式试制了Ti6242S饼坯和盘形锻件,研究了锻造及热处理工艺对显微组织、力学性能以及超声检测杂波水平的影响。结果表明:压机锻出的饼坯组织和性能更优;随着固溶温度的升高,锻件初生α相减少,杂波降低;经制坯、压机锻造、热处理,锻件可获得较优的组织和性能。     

基于响应面法的机动车尾气后处理系统铝泵体的精锻工艺优化

针对机动车尾气后处理系统铝泵体精锻过程中出现的锻件凸台充填不完整、模具易开裂和飞边废料多等问题,建立了以锻件凸台端面充填率、终锻力比率和材料利用率为优化目标,以模具预热温度、坯料长度、坯料加热温度和飞边桥部高度为设计变量的二次多项式响应面模型。然后结合响应面法与差分进化算法对锻造参数进行优化,得到的最优锻造参数为:模具预热温度为350℃,坯料长度为83. 27 mm,坯料加热温度为490℃和飞边桥部高度为1. 15 mm。最后,采用最优锻造参数进行实际生产,生产出的锻件充填完整,提高了模具寿命和材料利用率。     

转向节热挤压方案工艺性对比分析

采用有限元数值模拟方法以某汽车转向节不同热挤压方案为研究对象,从填充性能、飞边铺展均匀性和流线分布等方面分别作了对比分析研究.结果表明:转向节挤压生产时应避免采用大高径比的坯料直接挤压;采用大直径规格的坯料具有最好的杆部填充性能;采用镦挤加拍扁的预制坯方案可获得较好的综合填充性和变形均匀性.变形方式对锻件最终流线分布的影响最大;初始坯料的流线状态和变形程度对最终锻件的流线状态有重要影响;采用镦挤加拍扁的预制坯方案可获得最好的挤压件流线分布状态.镦挤加拍扁的转向节热挤压预制坯方案具有最优的综合工艺性能.     

坯料尺寸对热轧H型钢生产的影响

针对津西钢铁集团公司热轧H型钢产线加热炉能力不足以及粗轧道次时间较长,难以发挥精轧机组的生产能力的问题,采用不同坯料尺寸进行了生产探索。通过对比采用230 mm×350 mm方坯(F₂坯料)和320 mm×410 mm方坯(F₃坯料)时生产工艺参数、产品组织性能以及各项经济指标,得到如下结论：津西H型钢产线采用F₂坯料可缩短加热时间,降低加热温度,降低精轧温度;采用F₂坯料生产的H型钢具有更细的晶粒、更高的强度和良好的冲击韧性;采用F₂坯料较F₃坯料具有更好的经济指标。     

激光熔覆工艺参数对CBN膜层裂纹率的影响

在TC11表面激光熔覆制备CBN膜层,通过研究激光工艺参数与裂纹率关系,控制熔覆层裂纹的产生。采用正交试验,并利用ANSYS软件平台对温度梯度进行研究,利用SEM、EDS对熔覆层截面形貌和成分进行分析。结果表明：对于熔覆层宏观裂纹,随着激光能量密度的增大,裂纹率明显下降,熔覆层质量变好,在激光能量密度为6×104 J/cm2送粉率为1 r/s时涂层质量较好;随着扫描速度增大时,裂纹率呈上升趋势,在扫描速度为3 mm/s、送粉率为1 r/s时裂纹率较小;随着送粉率增加,裂纹率先增加后减小,在送粉率为2.25 r/s、激光能量密度为3.4×104 J/cm2达到最大。对于熔覆层微观裂纹,随着激光功率增加,裂纹率先减小后增加,激光功率为1 800 W时,裂纹率达到最低;随着扫描速度增加,裂纹率也是先减小再增加,扫描速度为4 mm/s时,裂纹率达到最低。经过SEM与EDS分析,通过调整激光熔覆工艺参数,控制熔覆过程中温度场的温度梯度,进而控制熔覆层的裂纹率,可以获得形貌与组织成分良好的涂层。     

Integrated Extrusion-Shear Forming Process of the Solid-State Recycled AZ80 Magnesium Alloy via Hot Press Sintering

The consolidation recycled AZ80 billets were successfully fabricated through the cold press and hot press sintering of the AZ80 metal chips.The consolidation recycled billets sintered at 350℃present the comparable compressive properties and inferior tensile properties compared with the initial cast billets.The defects in the consolidation recycled billet were inclined to propagate along the bond interface between the metal chips during tension,which resulted in the inferior tensile properties of the recycled billets.The recycled billets were then subjected to the integrated extrusion-shear(ES) process.The homogeneous finer dynamic recrystallization grains with an average grain size of 6 μm can be obtained in the shear deformation zone and extrusion sizing zone through integrated ES process at 300℃with an extrusion velocity of 0.6 mm/s.The recycled billets after integrated ES forming process present rival tensile properties compared with the initial cast billets after integrated ES forming with the same extrusion parameters,which can be ascribed to that the integrated ES forming can nearly eliminate the defects through the severe compressive and shear strain.The solid-state recycling process through hot press sintering and subsequent integrated ES process can fabricate the consolidation recycled AZ80 rod,which demonstrates the comparable tensile properties with the cast-extrusion rod.     

基于伺服压力机的AZ31镁合金反挤压成形

为探讨挤压速度模式对AZ31镁合金杯形件反挤压成形的影响,对伺服压力机反挤压成形进行有限元分析与实验,并与普通曲柄压力机和液压机反挤压成形进行比较。有限元分析结果表明,反挤压终了阶段,伺服挤压和液压挤压最大损伤值分别为3.41和3.30,远低于普通挤压的最大损伤值6.08;挤压过程中杯形件最大温差伺服挤压为45℃,而普通挤压和液压挤压分别为127℃和70℃。实验结果表明,在1100kN伺服压力机上,采用伺服挤压模式,可成功获得壁厚为3mm的AZ31镁合金反挤压杯形件,而采用普通挤压模式,在杯形件边缘则出现破裂。实验与有限元分析结果基本吻合。