大型航空模锻件的生产现状及发展趋势

为了适应航空工业的发展,航空模锻件向着大型化、整体化、精密化、高寿命、高性能、低成本方向发展。随着以800 MN模锻压力机为代表的先进设备的投产,我国大型航空模锻件的研发与制造能力必将大幅提升。     

某机匣锻件模锻时新的坯料定位方法及坯料优化设计

为解决机匣锻件在成形过程中出现的定位不稳、成形载荷大、材料利用率低等问题,提出了一种新的坯料定位方法,即根据上模形状的不对称性,在坯料的一面设计一个圆滑的斜面与上模相对应,这使得上模与坯料腰部两侧同时接触,防止了坯料的横向滑动,实现了坯料的锻造定位。然后采用有限元数值模拟技术对坯料进行优化设计,研究了不同坯料腰部宽度及坯料厚度对锻件充填率和成形载荷的影响规律。结果表明,新的坯料定位方法的定位效果良好。     

Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金热变形激活动态再结晶的临界条件识别及表征

热压缩实验获得Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金在温度1073～1323K,应变速率0.01～10s-1条件下的真应力-应变曲线,以此作为识别及表征动态再结晶临界条件的底层数据。对比分析流变应力曲线发现高温、低应变速率下动态回复型软化态势显著;低温、高应变速率下动态再结晶型软化态势显著。引入材料加工硬化率θ,结合θ-σ曲线拐点判据识别了流变应力曲线隐含表征激活动态再结晶的特征参量:临界应变、临界应力。采用含动态再结晶激活能Q的Arrhenius方程求得α、β、n1、n2等材料常数并获得该合金动态再结晶激活能对应变速率及温度的响应图。进一步引入表征动态再结晶临界条件的临界应变模型,获得了临界应变与各热力参数之间的数学关系,验证表明该临界模型预测精度最大为12.9%。     

基于弧焊机器人结合增材制造技术修复超大型模具的可行性分析

提出了采用弧焊机器人结合增材制造技术修复超大型模具的方法,通过有限元对模具受力状态分析,设计了具有梯度结构的焊接修复层。通过实验和试制,证明该方法可有效解决超大型模具的缺陷修复问题。     

局部控温对300M钢大型锻件微观组织演化的影响

针对大型锻件的加热工艺,提出了一种局部温度控制方法,并通过300M钢加热的有限元模拟和工艺实验验证了可行性和有效性。基于经过实验验证的模拟参数,模拟了300M钢飞机起落架锻件的加热过程,得到了温度场和不同点的温度曲线。为了揭示局部控温工艺对微观组织分布的影响规律,将不同点的温度曲线输入高温激光共聚焦显微镜,原位观察了这些点的微观组织演化过程。实验结果表明,局部温度控制方法能控制大型锻件的局部温度场,而且影响锻件局部的微观组织,形成从球化的珠光体、混合晶组织,到等轴奥氏体晶粒等梯度分布的微观组织。研究为大型航空锻件的温度场控制和微观组织调控提供了参考。     

TC18钛合金模锻件锻造成形工艺仿真

采用Deform-3D有限元软件对TC18钛合金模锻件锻造成形过程进行了数值模拟仿真,研究比较了锤锻和液压机模锻两种成形方式的不同.研究结果表明:TC18钛合金模锻件锤锻变形时过热倾向更加明显,锤锻锻件的最高温度比液压机模锻高70℃左右,必须严格控制锻造过程中的温升;锤锻的有效应力分布很不均匀,锤锻锻件的平均有效应力比液压机模锻大30MPa左右,并且存在严重的应力集中区域,而液压机模锻的有效应力变化较为平缓;相比液压机模锻,锤锻锻件的最大和最小有效应变的差值减小了26％,锤锻锻件的变形均匀性得到了改善.     

体积成形无网格伽辽金法数值模拟及试验验证

通过移动最小二乘(MLS)近似函数建立无网格伽辽金法的基本公式。其中,本构关系基于Mises屈服准则和刚塑性流动理论给出,基函数采用线性函数。将无网格伽辽金法(EFG)与刚塑性流动理论相结合,编制了三维无网格伽辽金法数值模拟程序。进行铝合金三维体积成形试验,并用编制的模拟程序和ABAQUS有限元软件进行数值模拟。结果表明,无网格法与有限元法的数值模拟结果中的节点分布和等效塑性应变分布比较接近。通过对比数值模拟与试验结果验证了无网格伽辽金法数值模拟程序的可行性。     

300M钢奥氏体晶粒等温长大模型

为研究300M钢奥氏体晶粒保温长大规律,在不同保温时间(5~120 min)和保温温度(900~1150℃)下开展了加热炉保温实验,并通过腐蚀法获得了不同条件下的晶粒尺寸。实验结果表明,晶粒尺寸随保温温度的升高和保温时间的延长而增大,但晶粒长大速率随保温时间的延长而减小。晶粒尺寸与保温时间整体上呈幂指数小于1的幂函数形式。同时,温度越低晶粒尺寸越快趋于稳定。保温温度在1000℃以上时,晶粒生长迅速。基于实验结果建立了晶粒尺寸与初始晶粒尺寸、保温时间、保温温度关系的复合模型,模型的平均相对误差为4.38%,最大相对误差为12.47%。与Sellars模型和Anelli模型相比,该模型具有更高的精度。     

23Co13Ni11Cr3Mo钢高温变形奥氏体晶粒的演化规律

在Gleeble 1500热模拟机上对23Co13Ni1 1Cr3Mo超高强钢进行了大变形等温压缩实验,研究了变形温度、应变速率对奥氏体晶粒尺寸的影响.结果表明:奥氏体晶粒尺寸对数与变形温度倒数、应变速率对数和Z参数对数呈线性关系,降低温度、提高应变速率、增大Z参数,有利于细化晶粒,改善晶粒组织均匀性.根据实验结果得出了23Co13 Ni1 1Cr3Mo钢锻造温度和应变速率范围,建立了奥氏体晶粒尺寸模型,模型预测值与实验值吻合较好.     

23Co13Ni11Cr3Mo超高强度钢模锻件锻造工艺研究

利用Gleeble- 1500热模拟试验机对23Co13Ni11Cr3Mo超高强度钢进行了热压缩试验,建立了材料流变应力模型,采用Deform 3D有限元软件对其模锻件锻造成形过程进行数值模拟,研究了不同工艺参数对锻件成形的影响.结果表明:适当增加变形温度,可有效降低材料的变形抗力,增强材料在模腔中的流动性；摩擦因子的减小,能够降低成形载荷,改善难变形区域的成形,使变形更为均匀；变形速率影响锻件的温升,其合理选择对锻件成形有一定影响.