钛合金薄壁件超声椭圆振动铣削研究

针对航空领域中钛合金薄壁件在铣削过程中存在切削力大、加工精度低等问题,提出了超声椭圆振动铣削方法进行钛合金薄壁件的加工。超声椭圆振动铣削时,刀尖的特殊运动轨迹使刀尖具有高线速度特性和高频断续切削特性,平均切削力大为降低,从而增强了铣刀的切削能力,提高了切削加工精度。利用自制的超声铣削刀柄系统,对钛合金试件进行铣削实验,结果表明与普通铣削相比,超声椭圆振动铣削的切削力可降低达50%,零件的形位精度得到了显著提高。     

某型舰炮环形薄壁结构件加工质量控制

针对某型舰炮环形薄壁结构件加工质量不稳定问题,从该环形薄壁结构件的加工方法、数控编程、刀具选择、切削用量选择及校正等多方面进行了探讨,提出了解决问题的工艺措施与途径,提高了该零件的加工质量。     

薄壁钛合金零件的切削工艺

针对钛合金加工刀具磨损快、机床振动大、表面难光洁等问题,提出了选用刀具材料和刃磨角度,选择切削用量,选用冷却液和浇注方式等具体措施。实例表明:上述措施有效,提高了良品率,减少了刀具消耗,保证了工件尺寸、形位公差和表面粗超度。     

TC4钛合金电火花高效铣削加工效率研究

钛合金材料以其优异的机械性能在航空航天工业中得到了广泛的应用,目前钛合金切削性能差的问题一直没有得到妥善解决,制约了钛合金工业应用范围的推广。以TC4钛合金加工效率为研究对象,通过使用长脉宽大电流脉冲电源,采用电火花铣削加工的方法实现了钛合金的高效加工。利用设计的正交实验对电火花铣削加工钛合金过程中主要加工参数,分别为脉宽、脉间、峰值电流、电极转速、冲液压力和切削深度等对加工效果的影响进行了实验研究。通过加工参数优选、极差分析及显著性分析等方法对加工参数对加工效率的影响进行了分析,使用加工效率预测公式对加工所能达到的最大加工效率进行了预测。最终在正交实验分析的基础上,通过进一步进行实验,采用脉宽为2 000 μs、脉间为100 μs、峰值电流为635 A、电极转速为800 r/min、冲液压力为1.5 MPa和切削深度为3 mm时,使得电火花铣削加工钛合金的加工效率最高可以达到9 000 mm³/min, 并使用电子扫描电镜对钛合金被加工表面的受热影响层进行了检测分析,验证了使用电火花铣削对钛合金进行高效加工的可行性。与传统切削方法相比,电火花铣削加工的加工精度有限,表面质量较差,但是由于采用石墨材料作为电极,相同体积钛合金的去除其电极损耗的成本只有刀具加工的10%左右,因此非常适合应用于航天航空工业制造中大量存在的需要大体积材料去除的钛合金等难加工材料的粗加工。     

弹头角速度与侵彻倾角对铝合金薄板损伤分析

快凝耐热铝合金已广泛应用于水陆两栖装甲车与轻型装甲侦察车车身等结构,由于车身铝合金材质的薄弱部件易受子弹撞击,导致车身关键部位所受损伤与破坏问题较为严重,因此有必要对铝合金薄板被子弹击穿时的损伤特性开展研究。本文通过ABAQUS仿真平台建立铝合金薄板与子弹弹头的显式动力学模型,研究了7.62 mm与9 mm两种不同口径的子弹弹头侵彻倾角、弹头自身角速度等参数对高强度铝合金薄板的损伤特性。结果表明:在相同侵彻倾角与子弹初速与角速度的情况下,9 mm子弹弹头对铝合金薄板造成的损伤程度更大,使薄板受到更大冲击; 7.62 mm子弹弹头对铝合金薄板的侵彻力度更大,有更好的贯穿特性; 随着子弹角速度的增加,两种型号子弹弹头对铝合金薄板破坏程度先增大后减小,角速度为2 000 rad/s时达到临界值; 侵彻倾角影响矩形模板破坏程度,但该影响存在临界值,到达临界值前,子弹穿透能力较小; 到达临界值后,继续增大倾角不再增大穿透能力; 同时随着倾角的增大,9 mm子弹弹头对铝合金薄板生成的动能总体均先增大后减小,倾角为45°时对矩形模板产生的动能最大。     

兵器装备用钛合金的低成本制造技术

钛合金具有轻量化、抗腐蚀能力较强以及抗弹性能优良等特点,在兵器装备具有广泛的应力潜力,受到世界发达国家的关注。主要讨论国外兵器装备用钛合金低成本制造技术的研究进展情况,重点分析地面战斗车辆和轻型榴弹炮用钛合金的电子束冷床炉一次熔炼技术、熔模铸造技术和先进焊接技术,并对这些技术的前景和研究发展方向进行展望。     

镁合金座椅设计及动态行李碰撞仿真

镁合金作为轻量化材料,应用到汽车零部件中可以实现较大幅度的减重效果。而镁合金挤压型材在汽车零部件设计中的应用较少。将镁合金挤压管材作为后排座椅骨架的基本型材,通过多次弯曲得到座椅骨架,并基于Dynaform软件,对挤压管材的各段弯曲部位进行仿真,得到具有工艺可行性的弯曲半径设计。对新设计的镁合金座椅进行动态行李保持仿真,结果表明新设计的镁合金座椅能承受行李对其的动态冲击。     

刀轴侧倾角对薄壁叶片加工变形的影响

加工变形是决定薄壁叶片加工质量和加工效率的主要因素。针对薄壁叶片加工中出现的变形问题,分析了铣削加工中的刀轴倾角,建立了刀具-工件切削力系统下的工件变形模型,并预测加工后薄壁叶片的变形规律。以控制加工变形为目标,为叶片加工规划了合适的刀具路径和加工工艺。设置不同侧倾角的对比实验,测量了切削力和加工变形,并对测量结果进行了分析。实验结果表明,薄壁叶片的实际变形规律与模型预测的结果一致,15°~20°为较优的刀轴倾角。     

铝合金焊接及铸件补焊工艺

采用交流方波氩弧焊机对薄板铝合金的焊接工艺进行了研究,并通过分析铝合金焊接的工艺特性,探讨铝合金铸件缺陷常规补焊工艺和专用补焊工艺的特点,推荐在特殊条件下的几种专用补焊方法。选用合适的焊接规范参数,可以实现焊缝成形控制,并能获得较好的焊接质量。针对不同缺陷类型和缺陷位置,合理选择补焊工艺,可以更有效地提高补焊质量和补焊效率。     

ME20M镁合金板料塑性成形性能实验研究

在一定条件下对3 mm厚的含稀土元素的ME20M镁合金板料进行热拉深性能实验和热拉伸力学实验研究,结果表明:ME20M镁板在250℃以上热拉深成形性能才随温度的升高明显改善,其极限拉深高度受温度的影响与该材料力学拉伸性能受温度影响规律相近,说明稀土元素能显著改善镁合金的高温塑性变形性能;同时变形速度对ME20M镁合金板料塑性变形能力也有一定影响。通过对热拉深成形件传力区部位金相实验得知,合理控制热拉深实验参数,能保证成形件微观组织,进而保证成形件质量。     

陶瓷/钛合金靶抗圆柱体弹侵彻的仿真研究

为研究7.5 g圆柱体弹侵彻下,不同厚度配比的陶瓷/钛合金靶板的弹道极限速度及靶板的破坏模式,利用有限元软件ANLYSYS/LS-DYNA,对高速圆柱体弹侵彻陶瓷/钛合金结构进行数值模拟仿真,得到了弹道极限速度随陶瓷厚度和钛合金厚度变化的拟合公式,探讨了陶瓷和钛合金厚度比对结构抗弹性能的影响规律。结果表明:陶瓷/钛合金结构的破坏变形程度基本随着结构弹道极限速度的增大而增大,与增加陶瓷厚度相比,增加钛合金厚度对弹体侵蚀程度及靶板变形程度产生的影响更大; 结构的单位面密度吸能基本随陶瓷/钛合金厚度比的增大呈先增大后减小的趋势,当陶瓷/钛合金厚度比在1～2之间时,结构抗弹性能较好。     

二安替比林甲烷光度法测定钼合金中钛

研究二安替比林甲烷与钛的显色反应,建立直接测定钼合金中钛的光度分析方法。在1.4 mol/L盐酸介质中,钛与二安替比林甲烷形成1∶3的黄色络合物,最大吸收波长在390 nm处,表观摩尔吸光系数为1.51×104 L(/mol.cm)。在50mL溶液中,钛含量在0.50~50μg符合比尔定律。用于钼合金中钛的测定,相对标准偏差为1.1%~2.2%,标准加入回收率为96%~102%。     

退火态TC4钛合金热变形本构关系的研究

利用Gleeble-3800热模拟机对TC4钛合金在550~800 ℃温区进行热变形试验研究。通过真应力、真应变分析得到TC4钛合金峰值应力随温度升高而降低、应变速率增大而升高,确定了550~800 ℃温区热变形激活能、建立了流变应力本构关系以及峰值应力与温度和变形速率之间的函数关系。通过热变形模拟为TC4钛合金热加工参数的合理制定与控制提供依据。     

基于红外图像的飞机主体合金温度检测

为提高飞机主体合金温度检测精度,提出基于红外图像的检测方法。以38框BT20钛合金为样品,用瞬态气动热试验模拟系统采集图像,用改进的中值滤波算法预处理,去噪;选彩色种子区域生长法检测。结果表明:本方法可有效处理亮度过饱和,改善图像对比均衡性,增强检测质量;测温距离为7~8 m时,温度误差最低,为0.7℃;高温时检测精度最高为98%;最高去噪值为13.6 dB,高斯噪声去除好。     

三坐标数控机床误差补偿技术

三坐标数控机床误差补偿以多体系统理论为基础,将机床床身到被加工件和到刀具用二叉树表示,其线性运动轴和旋转轴的不同组合可构成不同类型的数控机床运动模型.若预先检测出机床各部件的误差,并通过参数识别得到刀尖实际位置与指令位置间的差异,据此修正数控指令,将得到较理想的刀具运动轨迹,提高加工精度.     

1060铝板超声振动单点增量成形极限研究

板材成形性和成形质量方面的不足是制约单点增量成形技术工业化应用的主要原因。将超声振动引入单点增量成形过程中,通过改变材料的变形机理来提高板料的成形极限。以超声振动单点增量成形的1060铝板圆锥台件作为对象,分析了振幅和频率对材料本构关系的影响规律;使用圆锥台件的侧壁成形角作为衡量标准,通过数值模拟和实验研究超声振动参数对于成形性的影响规律。结果表明：施加超声振动能够显著改变1060铝板的成形性,提高其成形极限;功率120 W、 频率25 kHz的超声振动参数可以使得1060铝板圆锥台件的成形极限达到最大,并能改善零件成形质量。     

载荷加载速率对碳纤维镁合金层合板层间断裂韧性的影响

分别采用镁合金和碳纤维代替工程中常用的玻璃纤维增强铝合金层合板中的铝合金和玻璃纤维,通过将单向碳纤维/环氧树脂预浸料交替层压,得到复合材料板,并用环氧树脂将复合材料板与镁合金薄板加压黏结在一起,得到碳纤维增强镁合金层合板。采用单悬臂梁测量载荷速率对碳纤维增强镁合金层合板层间断裂韧性的影响。结果表明:层间裂纹在低载荷速率时以稳定的方式扩展,而在高速率时裂纹的扩展变得不再稳定;在低速率(1~1 000 mm/min)载荷下,载荷速率对层间断裂韧性有轻微的影响;层合板在高速率载荷下的层间断裂韧性大于低速率下的层间断裂韧性。     

V形轮廓零件的普通镗刀数控加工

数控加工V形轮廓零件时,刀具中心轨迹应偏离工件轮廓一个刀具半径,构成V字形.根据普通镗刀自身特征,在刀具中心轨迹上取若干点,用镗孔方式完成其加工.当刀具在斜面上连续两次下刀时,刀具轮廓间会产生一个残留的凸台,而随着镗削点个数的增加,凸台高度会逐渐减小,直到满足所需技术要求.     

氢对TA16钛合金性能影响研究

研究氢对TA16钛合金显微组织、氢脆行为和应力腐蚀行为的影响,以及TA16钛合金在8.5 MPa高温碱性水中的吸氢性能。结果表明,氢在TA16钛合金中形成面心立方的δ相氢化物TiHx(x=1~2)。在室温条件下,TA16钛合金氢脆敏感性随着合金中的氢含量的增加而增大;在8.5 MPa高温碱性水中,TA16钛合金的应力腐蚀敏感性随着合金中氢含量的增加而增大,但合金中氢的体积浓度小于350 mL/m3时,合金的应力腐蚀敏感指数小于0.2。在8.5 MPa高温碱性水中,TA16钛合金的吸氢量随着浸泡时间的增加而增大,浸泡13 000 h后,TA16钛合金的吸氢体积浓度小于50 mL/m3,合金表面形成的由TiO、TiO2和Ti2O3组成的致密氧化膜。     

穿甲模拟弹侵彻不同厚度钛合金靶板的数值分析

运用AUTODYN非线性显式动力学程序对不同厚度钛合金靶板受105 mm钨合金穿甲模拟弹的侵彻过程进行数值模拟计算,给出钛合金靶板的厚度效应规律:钛合金靶板抗105 mm穿甲模拟弹的相对防护系数N与靶板厚度b间的关系曲线近似躺倒的"S"形状,随靶板厚度b的增加,相对防护系数值N先降低后增大又降低;钛合金靶板厚度b≤50 mm时,随厚度b的增大,靶板对105 mm钨合金穿甲模拟弹的动能消耗线性单调增大。