不同丸粒对铝合金表面喷丸影响的仿真分析及实验

目的 研究不同材质丸料喷丸处理对铝合金材料表面粗糙度的影响情况。方法 首先利用ANSYS/ LS-DYNA有限元软件,建立多丸撞击铝合金靶材的有限元模型,并且根据Ra离散化计算式,统计有限元模型节点位移数据,计算仿真粗糙度值。然后改变模型材料参数,得到不同材质丸料对粗糙度的影响情况。再结合实验所得粗糙度值和硬度值,分析验证丸料材质对表面粗糙度和硬度值的影响规律。结果 实验值与模拟值对比表明,喷丸仿真模型的模拟结果与实验吻合较好。一方面,经陶瓷丸、钢丸、玻璃丸喷覆后,粗糙度模拟值和实验值偏差分别为4.8%、7.8%、4.1%,说明仿真模型具有较高的准确性。另一方面,实验所测不同材质丸料喷丸后,试样硬度值变化趋势与粗糙度变化趋势一致,间接说明模型具有可靠性。结论 三种不同丸粒喷丸效果比较表明,钢丸获得的硬度最高,玻璃丸获得的粗糙度最小,而陶瓷丸则同时获得了较好的硬度和粗糙度效果。     

2524-T34合金疲劳裂纹的萌生和扩展行为

通过四点弯曲疲劳试验研究2524-T34板材的疲劳性能,借助金相和扫描电镜观察疲劳裂纹的萌生和扩展行为。结果表明:2524合金具有良好的疲劳性能,疲劳强度达到屈服强度的80%以上;疲劳裂纹主要在第二相粒子以及第二相粒子/基体界面萌生,裂纹扩展过程中的偏转与晶界的阻碍有关;相邻晶粒内两个有利滑移面之间的位向差是控制裂纹通过晶界扩展的重要因素。     

固溶处理工艺对7449铝合金组织和性能的影响

通过硬度、电导率、拉伸试验及金相分析,研究了在460、475、490℃分别保温30、60、120 min的固溶工艺对7449铝合金组织和性能的影响。结果表明,475℃×1 h是该合金最优的固溶工艺,此时合金的综合性能最佳;且固溶处理＋自然时效态合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为561．32 MPa、362．19 MPa、22．92％;合金的固溶处理过烧温度为490℃;在固溶处理中,固溶温度比保温时间对该合金性能的影响更大。     

Al-Mg-Si 6082合金氩弧焊焊接接头的力学性能与微观组织

对3mm和10mm厚的Al-Mg-Si 6082合金分别进行了TIG焊和MIG焊,获得了成形良好、表面无裂纹、气孔和咬边等缺陷的焊接接头。研究了TIG焊和MIG焊时焊接接头不同区域的显微组织特征,通过拉伸和硬度试验,分析了焊接接头的力学性能,并研究了TIG焊和MIG焊时焊接接头拉伸断口的微观形貌。结果表明,焊缝中心为细小的等轴晶,靠近熔合线的焊缝区为柱状晶,而热影响区出现了无沉淀析出带,且晶粒出现了不同程度地长大;MIG焊焊接接头的抗拉强度和伸长率均高于TIG焊;焊接接头的硬度沿焊缝中心呈对称分布,焊缝区的硬度几乎与母材相当。     

喷砂表面覆盖率对7075铝合金表面完整性的影响

通过应力测试、硬度测试、扫描电镜观察和表面粗糙度实验分析了不同喷砂表面覆盖率对7075铝合金表面完整性的影响。结果表明:在喷砂表面强化过程下,随着覆盖率的提高,表面粗糙度稳定在1.9~2.2μm,表面硬化,且硬度稳步提升了约30%,压应力强度较喷砂前提高了约3倍,同时,改善了表层变形均匀性;覆盖率的提高,不仅提高表面完整性性能,而且对构件形状稳定有积极作用。对数据分析发现,400%覆盖率的喷砂件自然时效后变形回弹可控制在(3±3)μm以内,说明300%~400%覆盖率使材料表面完整性性能基本达到饱和状态。     

铝合金材料非均匀表面应力的逐层构建与还原

铝合金板坯加工后表层应力呈现非均匀性,且强度高、深度浅.本文运用逐层钻孔应力释放-还原机理,通过积分法和逐层钻孔力学模型构建了材料表层加工应力-变形函数,在考虑材料各向异性条件下,用ANSYS仿真计算标定了5阶校准系数矩阵.同时,对加工表面进行逐层钻孔,孔径尺寸1.8 mm、深度20μm,使孔周围应力释放,并测量释放后应变,最后将实验应变值代入函数求得表面应力分布.计算结果表明:在材料表层100μm的深度范围,计算应力与仿真结果、XRD逐层测试结果均吻合较好,其中计算与实验结果偏差小于10 MPa,说明计算模型能较好地还原材料表层非均匀应力分布.     

6×××铝合金热处理工艺的研究概况

概述了6×××铝合金热处理工艺的国内外研究现状,分析了目前6×××铝合金热处理应用中存在的问题和研究工作中的不足,指出了未来研究和开发中需要解决的问题,并提出了具体的建议。     

铝合金喷丸应力-变形的仿真分析与实验

目的 揭示喷丸处理对7075-T651铝合金材料表面应力场和形貌改变的作用机制。方法 首先利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件分别建立单颗弹丸和多颗弹丸撞击铝合金靶材的有限元模型,并在符合实验外场边界条件的前提下,获得材料表面200 μm深度的内应力分布和不同撞击次数后的表面变形情况。然后通过实验所测结果修正模型丸粒撞击参数,包括网格划分密度、丸粒撞击次数、接触速度等,并结合仿真计算结果阐述喷丸表面应力分布和变形强化层的形成机理。结果 计算与实验结果对比表明,喷丸仿真模型的计算结果与实验吻合较好。一方面,表面逐层应力分布规律与喷丸实际接近,表面应力最大偏差小于25 MPa,这说明模型中设置的喷丸强度正确。另一方面,6次弹丸撞击造成的强化层变形率小于6%,并逐步趋于稳定,这与实验中采用多次喷丸表面覆盖导致的材料硬化现象一致,从而间接说明靶材模型单元与参数设置的准确性。结论 分析认为,喷丸建模方法能够快速准确地计算出材料表面应力-变形状况,为揭示喷丸工艺对材料表面的强化规律发挥积极作用。     

铝合金薄壁构件表面加工应力的仿真与应用

为了研究薄壁构件加工变形情况,基于特定工艺实验,提出一种外场施加表面应力的建模方法。根据零件加工应力测试实验,测得试样已加工表面应力和变形。运用MSC. Marc非线性有限元软件建立了铝合金厚板热-力准耦合模型,并运用"生死单元"技术得到薄壁框架件。分析实验表面加工应力分布特征,以细化薄壁件模型表层网格,依据圣维南原理,通过对表面局部逐块施加外场力模拟真实表面应力场。将仿真计算变形与实验对比,并进行重复性验证。结果表明:模型计算与实验结果吻合较好,两者应力值偏差小于15%,变形偏差小于20%。说明针对特定表面处理工艺进行仿真时,采用局部单元施加外场力取代繁琐的材料热力-塑变铣削计算方法,可以有效提高有限元计算效率。     

一种新型钢筋折弯机构的设计与仿真分析

为了实现先将钢筋放入网片后再折弯这一工艺,设计一种新型钢筋折弯机构。简化机构,建立数学模型,并使用ADAMS对机构运动学与动力学进行仿真分析,验证机构的合理性,为下一步的有限元分析提供初始数据。使用ANSYS对机构的危险运动状态进行有限元分析,验证机构的可靠性。加工制造出实物样机并进行弯折试验。该机构不仅可以满足这种特殊工艺的要求,而且可作为六轴机器人的执行机构,让钢筋折弯工序更加智能化。