TC4钛合金薄壁高筋构件近等温锻造技术研究

研究了TC4钛合金薄壁高筋构件的近等温模锻工艺,合理设计了锻件的尺寸与模具结构,同时利用有限元模拟软件Deform3D对闭式模锻与开式模锻下的预制坯锻造方案以及不同长度的圆棒锻造方案下锻件的成形过程进行了有限元模拟分析,从而对锻造工艺参数进行合理选取。基于近等温锻造工艺,通过多火次、增量变形的方法成形出了质量良好的TC4钛合金精密模锻件。微观组织分析表明,锻件各区域的微观组织均为既存在等轴初生α相,又存在片状β相的双态组织,且晶粒大小比较均匀。相对于原始坯料,经过近等温锻造的锻件的断裂伸长率略微下降,屈服强度变化不大,而抗拉强度与弹性模量比坯料略微上升,力学性能良好。     

铝合金超塑性等温模锻的研究

一、前言超塑性等温模锻是指把具有超塑组织的坯料放到加热至变形温度的模具里,在超塑条件下进行的模锻工艺。如果不考虑变形热效应,变形在等温条件下进行。这种工艺有如下优点: 1.显著提高变形金属的塑性,降低模锻力; 2.可一次成形大锻件,制品尺寸精确,机加工量少或不用机加工; 3.减少模具消耗,降低设备吨位,大大节约生产成本;     

TA15钛合金锻件模锻成形工艺研究

通过数值模拟方法研究了坯料尺寸、坯料转移时间对TA15钛合金模锻成形的影响。结果表明:坯料尺寸适当大于锻件尺寸,以及缩短坯料转移和闭模时间有利于模锻成形。实际锻造试验结果表明数值模拟结果与其基本相符,锻件具有较好的综合力学性能。与棒材坯料相比,锻件强度、硬度略降,冲击功明显提高。     

等温锻造技术及应用

等温模锻技术是在传统模锻工艺基础上发展起来的一项新工艺．与普通模锻技术不同．它是将模具和坯料均加热到锻造温度．并使坯料在变形过程中保持温度不变。该技术可以显著改善坯料的塑性和流动能力．主要应用于航天、航空工业中的钛合金、高温合金、铝合金和镁合金锻件．以及新材料难变形合金锻件的精密成形。     

大型钛合金隔框等温闭式模锻成形工艺优化

大型钛合金隔框锻件外形复杂,且要求尺寸精度高、内部质量稳定,然而在锻造过程中极易出现充填不满、折迭、流线紊乱等缺陷.针对这些成形缺陷,基于DEFORM有限元软件,采用数值模拟方法研究钛合金等温闭式模锻成形过程坯料和加载方式优化对锻件成形质量的影响.研究表明:基于隔框材料流动特性优化得到的不等厚坯料,能较好地改善材料的充填性,使锻件满足尺寸精度要求.而局部加载方式可以有效地控制材料的流动,提高锻件的变形均匀性,消除由于材料流动不良造成的成形缺陷.     

提高2A50铝合金高筋模锻件性能的工艺研究

采用不同生产工艺生产2A50铝合金高筋锻件,对其组织和性能进行对比分析,特别是对模锻坯料及坯料的变形程度等工艺参数进行改进,解决高筋形状复杂模锻件的性能不均匀和质量不稳定的问题。     

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。     

等温锻工艺对Ti-1023合金锻件晶粒度及热处理组织与性能的影响

本文介绍了Ｔｉ－１０２３（Ｔｉ－１０Ｖ－２Ｆｅ－３Ａｌ）合金闭式等温锻利用回归正交试验方法安排试验，考察了不同的变形温度、变形程度、保压时间对锻件锻后晶粒度和热处理组织的影响，发现Ｔｉ－１０２３合金等温闭式模锻条件下，随着变形温度增高和变形程度的增大，以及一定的保压时间，由于动态再结晶的作用，锻坯在变形过程中发生晶界迁移和晶粒重构的过程，使初始的晶界随着这一过程逐渐消失，为随后的热处理（固溶＋时效）创造了极佳的条件。从而可得到β基体上均匀分布的细小球化的α相组织，保证了锻件具有良好的综合性能。     

基于Simufact.Forming软件的盘形件等温锻造过程的模拟研究

基于Simufact.Forming有限元软件对TC4钛合金盘件等温锻造过程进行了模拟,包括坯料镦粗和模锻成形过程。根据等效塑性应变、等效应力和应力三轴度对盘件等温锻造过程中的变形特征和损伤进行了分析。结果表明:在整个成形过程中,坯料心部的塑性变形较大,而边部与模具接触的位置应力分布较大;鼓肚位置的应力三轴度最大,且随着压下量的增加而增加,此位置是坯料易开裂位置,这主要和变形过程中的拉应力状态相关。     

两种连续局部塑性成形工艺对锻件微观组织的影响

通过模拟分析与实验分析结合的方法,验证连续局部塑性成形微观组织演变有限元模型的正确性,采用该模型对42CrMo钢坯料辊锻过程中的组织晶粒度进行预报,研究42CrMo钢辊锻过程的奥氏体晶粒尺寸演化规律;对楔横轧变形过程中组织晶粒度变化进行研究,并对两种连续局部塑性成形后锻件组织晶粒度进行对比。研究结果表明,辊锻变形坯料P1、P2、P3处奥氏体晶粒尺寸实验结果与有限元预报结果吻合良好,晶粒尺寸变化为动态再结晶细化;楔横轧变形过程中,动态再结晶和奥氏体晶粒长大作用同时发生;通过对两种连续局部塑性成形得到的锻件微观组织进行比较,楔横轧锻件整体平均晶粒尺寸更加细小、均匀。     

Incremental deformation and the forgeability of γ titanium aluminide

Hot die forging has been undertaken on cube shaped workpieces of cast two-phase γ titanium aluminide. The inhomogeneous as-cast microstructure causes non-uniform deformation and low ductility. Incremental deformation using hot dies aims to break down large α₂+γ lamellae in the structure by using an accumulation of small amounts of deformation with interspersed with periods for material recovery. The effect of various forms of incremental deformation, with or without subsequent isothermal forging, on microstructure is discussed. It is shown that the use of hot-die forging to refine microstructure is limited by chilling of the workpiece and loss in ductility.     

损伤容限型钛合金的等温锻造温度研究

研究了TC21钛合金在5.5×10-4s-1恒应变速率、40%变形程度条件下,等温锻造温度变化对锻件组织和性能的影响。结果表明:TC21钛合金显微组织对温度变化敏感,在两相区锻造时,显微组织由初生α相和β转变组织组成,并且随着变形温度的提高,初生等轴α相的含量逐渐减少,晶粒尺寸增大;在相变点温度锻造时得到网篮组织;在相变点以上温度锻造时得到片状组织。室温拉伸强度和断裂韧性随锻造温度的升高呈现增加趋势,室温拉伸塑性明显降低。在965℃等温锻造时,显微组织为较细的片状组织,强度、塑性和断裂韧性达到较佳匹配,获得较好的综合力学性能。965℃为较佳等温锻造温度。     

PM René 95合金涡轮盘等温锻造工艺的模拟式设计

利用热力耦合有限元程序FORMT,对PM　Rene95合金中等尺寸（外径尺寸约为630mm）涡轮盘的等温锻造工艺进行了模拟式设计.结果表明,采用TZM钼基合金模具。在1050℃以接近10-3s-1的应变速率进行闭式模锻和开式模锻,模具材料均能满足使用要求,且开式模锻设备最大载荷不超过31×103kN;采用K21合金模具,在1000℃以相同条件等温成形。模具材料因变形热效应及边界摩擦引起温升而失效且所需设备吨位相对较大.     

Isothermal forging of γ-TiAl based alloys

1　INTRODUCTIONBecauseoftheirattractive properties ,γ TiAlbasedalloysareconsideredforhightemperatureap plicationsinaerospaceandautomotiveindustries .Thesepropertiesincludelowdensity ,highspecificyieldstrength ,highspecificstiffness ,goodoxidationresistance ,andgoodcreeppropertiesuptohightem peratures.Researchanddevelopmentonγ TiAlbasedalloyshaveprogressedsignificantlywithinthelastdecade .Thisresearchhasledtoabetterunder standingofthefundamentalcorrelationsamongalloycompositionandmicros…     

汽车螺旋伞齿轮封闭模锻造成形的变形特性

根据分析判定的汽车从动轴螺旋伞齿轮模锻成形齿型的金属流动趋势设计并制造了预制坯和封闭模具, 在万能拉伸试验机上做了铅试件塑性成形试验, 测绘出压力行程曲线, 用网格实验揭示出不同剖面上的金属流动和齿型充满规律, 论述了螺旋伞齿轮封闭模锻造成形的变形特性     

等温变形量对600 ℃ TG6高温钛合金组织性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针、金相图像分析软件及宏观维氏硬度测定等手段研究等温锻造变形量对Ti-5.8Al-4.0Sn-4.0Zr-0.7Nb-1.5Ta-0.4Si-0.06C(质量分数%,下同)钛合金锻件组织性能的影响。结果表明：随等温锻造变形量的增大,锻件组织中初生α相含量与次生α相厚度均呈现先减小后增加的趋势;拉伸强度先增大后减小而塑性基本上呈现相反的变化趋势;变形量10%的锻件组织演变以回复为主,而30%的锻件组织中β相发生了部分再结晶,初生α相则以回复为主,两变形量下锻件组织中的板条状α相是由Al元素偏析而形成的,该相可以有效地提高锻件的塑性;当变形量为50%时,锻件组织再结晶完全,形成具有20%左右初生α相的双态组织,锻件获得较佳的综合性能;当变形量为70%时,锻件先发生完全再结晶,后发生部分再结晶和回复,初生α相形态多样化,板条状α相由片状次生α相聚集长大而成;结合典型600 ℃用钛合金的拉伸性能分析可知,TG6合金最佳的等温锻造变形量为50%。     

18CrNiMo7-6齿轮钢温锻后余热等温正火工艺

对18CrNiMo7-6齿轮钢进行了温锻余热等温正火工艺研究。结果表明:在温锻余热等温正火工艺中,冷却速度、等温温度、等温时间为关键的工艺参数。较低冷却速度和较高的等温温度,可在有限等温时间内有效提高珠光体的转变量,减少残留奥氏体含量及室温马氏体和贝氏体等非平衡组织,获得理想的组织及性能。以0.1 ℃/s和1 ℃/s冷却速度降至等温正火温度650 ℃保温1 h 后冷却可获得硬度163~164 HBS,F晶粒度10~11.5级,带状组织1.5级,组织及性能均符合技术要求,可具有良好的切削加工性能,并为后续热处理工艺提供理想组织。     

Sensitivity analysis based preform die shape design using the finite element method

This paper uses a finite element-based sensitivity analysis method to design the preform die shape for metal forming processes. The sensitivity analysis was developed using the rigid visco-plastic finite element method. The preform die shapes are represented by cubic B-spline curves. The control points or coefficients of the B-spline are used as the design variables. The optimization problem is to minimize the difference between the realized and the desired final forging shapes. The sensitivity analysis includes the sensitivities of the objective function, nodal coordinates, and nodal velocities with respect to the design variables. The remeshing procedure and the interpolation/transfer of the history/dependent parameters are considered. An adjustment of the volume loss resulting from the finite element analysis is used to make the workpiece volume consistent in each optimization iteration and improve the optimization convergence. In addition, a technique for dealing with fold-over defects during the forming simulation is employed in order to continue the optimization procedures of the preform die shape design. The method developed in this paper is used to design the preform die shape for both plane strain and axisymmetric deformations with shaped cavities. The analysis shows that satisfactory final forging shapes are obtained using the optimized preform die shapes.     

2618铝合金纵向摇臂等温模锻工艺的研究

根据纵向摇臂技术条件要求,确定了等温模锻工艺为最佳成形工艺方案。介绍了在５×１０４ｋＮ液压机上实现等温模锻时的模具结构、变形温度（４５０℃）、应变速率（９．６×１０－４ｓ－１～１．２×１０－２ｓ－１）及较佳的坯料形状、尺寸及润滑剂。用等温模锻工艺研制的锻件冶金质量符合其技术条件要求     

轴类件拔长V型砧和四砧径向锻造锻透性研究

轴类大锻件拔长可以采用V型砧、四砧径向锻造等。为了解这些拔长方式对锻件芯部变形的影响,应用有限元软件Super Form模拟了拔长锻造过程,对比分析了V型砧和四砧径向锻造两种工艺方法的锻透性。研究表明:V型砧拔长,锻后锻件内部等效应变分布不均匀,各处变形差异较大,经3道次拔长后,锻件芯部锻透性较好,给定条件下的累积等效应变约为1.6;四砧径向锻造,锻后锻件内部等效应变分布比较均匀,但锻件芯部锻透性较差,给定条件下芯部等效应变小于0.2,且端部一定长度范围内,芯部等效应变更小,经4道次拔长后,芯部累积等效应变为0.8左右。