TC4半环超塑正反胀形工艺研究

本文对钛合金半环的超塑成形技术进行了工艺研究。采用正反胀形方法来控制成形后半环的壁厚,并通过数值模拟手段,对壁厚控制的关键即正反胀形模具型面进行了优化设计,同时进行了试验验证。结果表明数值模拟数据较好的预测了超塑成形后的半环壁厚分布,利用优化后的正反胀模具实现了半环试验件的壁厚均匀化。该方法能够明显提高材料利用率和后续车加工效率,并降低制造成本。     

大型变壁厚TC4半球超塑胀形工艺研究

对大型TC4钛合金变壁厚半球壳体的超塑胀形工艺进行了研究。采用数值模拟手段先后分析了单向胀形和正反胀形后半球毛坯的壁厚分布规律,指出了正反胀形工艺在壁厚分布上的优势,并给出了反胀模具型面曲线优化的关键参数及其对成形壁厚分布的影响规律。用优化后的模拟数据结果指导实际实验参数设计,在理论分析基础上进行了实验验证。结果表明,数值模拟数据较好地预测了超塑成形后的半球壁厚分布,利用优化后的正反胀模具实现了半球实验件的壁厚按需分配。成形后材料强度略有下降,延伸率得到提升。正反胀形方法能够明显提高钛合金板材的材料利用率和后续毛坯的车加工效率,降低制造成本。     

半球形Al-Mg-Sc合金超塑胀形壁厚分布的有限元分析

应用MARC软件对半球形Al-Mg-Sc合金的超塑胀形进行仿真,分析了正反向超塑胀形对于半球形件壁厚分布的影响,以及不同深度的凹模对胀形结果的影响。结果表明,采用合理的正反胀形可以很好地改善成形件的厚度不均匀性,试验验证了仿真和试验结果比较吻合。     

钛合金波纹管超塑成形工艺研究

首次开发利用氩气的压力胀形和轴向加载的复合超塑性工艺成形技术制造钛合金波纹管的新工艺,可加工多波U型钛合金波纹管。超塑成形采用多层模结构,用模具来控制波形。超塑成形加载过程分为胀形、合模和定型3个阶段,以使成形件的壁厚分布均匀。确定了筒坯的下料尺寸;给出了各个成形阶段胀形气压和保压时间的计算公式;通过超塑胀形实验成形了Ti-6Al-4V钛合金双波波纹管。     

铝合金超塑性气胀成形壁厚分布工艺研究

应用MARC软件对铝合金的超塑性胀形进行仿真,分析正反向和正向超塑胀形对成形件壁厚分布以及不同变形量对胀形结果的影响,比较了2种不同胀形方式对成形件壁厚分布和成形极限的影响。结果表明,采用合理的正反胀形可以很好地改善成形件的厚度不均匀性并大大提高成形极限,实验验证了仿真和实验结果相吻合。     

超塑性拉深胀组合新工艺的研究

控制超塑胀形件的最变薄和改善其壁厚分布的均匀性，是超塑胀形一个十分重要的工艺问题。此文提出了一种能在超塑胀形过程中同时进行拉深的新工艺－－超塑性拉深胀形组合新工艺。通过对供应态的ＴＣ４板材的超塑性拉深胀形试验表明：该工艺在很大程度上改善了超塑胀形件壁厚分布的均匀性，降低了其变薄率。     

TC4钛合金锥形件叠层超塑成形工艺研究

为了提高锥形件超塑成形效率,提出了叠层超塑成形工艺及高温进出炉成形方案,并采用正反向超塑成形方法以提高壁厚分布均匀性。通过对超塑成形过程自由胀形阶段与贴模成形阶段进行的力学解析,得到了最佳等效应变速率条件下的气压加载曲线。以此为基础,对单层正向成形、单层正反向成形及双层正反向成形进行了920℃超塑成形实验研究。结果表明,正反向成形可显著改善锥形件壁厚均匀性。在双层正反向成形条件下,锥形件最大截面圆度为0.05 mm,最小壁厚为1.01 mm,型面尺寸及壁厚分布均满足使用要求,下层零件的壁厚均匀性较差。叠层超塑成形工艺及900℃装出炉方案可行有效,可使锥形件超塑成形效率提高1倍以上。     

超塑成形的钛合金高尔夫球杆头壁厚分布规律研究

应用ABAQUS软件对TC4合金高尔夫球杆头本体部分超塑胀形进行仿真,分析了不同加载路径、不同摩擦系数以及不同应变速率对壁厚分布的影响,着重分析了上述不同情况下危险点的壁厚随时间的变化规律.结果表明,采用合理的加载路径、低的摩擦系数以及高的应变速率敏感性指数m值可以很好地改善成形件的厚度不均匀性,提高成形件危险点的壁厚.试验验证了仿真和试验结果比较吻合.     

DC04钢板胀形-渐进复合成形锥形件成形能力的实验研究

为了提高渐进成形过程中板料的成形极限和加工效率,提出了胀形-渐进成形的复合成形方法,通过胀形-渐进成形复合成形锥形件实验,研究了DC04钢板胀形-渐进成形复合成形锥形件和纯渐进成形锥形件的成形极限角和应变变化以及壁厚分布规律。结果表明:预成形高度为h=15 mm和h=25 mm时,复合成形零件的成形极限角分别为α极=66°和α极=69°;采用胀形-渐进成形复合成形锥形件,当胀形的最大减薄量发生在局部渐进成形区内,并且胀形和渐进成形的最大减薄量位置方向相反时,锥形件壁厚趋于均匀,提高了胀形-渐进成形的复合成形能力。     

超塑性胀形件厚度分布的计算和控制

提出了超塑胀形过程中“贴模材料有阻碍流动”的假设，并引入参数来表示润滑条件对胀形件厚度分布的影响。据此计算了长梯形槽、圆台筒胀形件等的厚度分布，试验结果与理论预测相符。最后，还讨论了控制厚度不均的具体措施。     

空洞敏感材料超塑性胀形过程的有限元模拟

基于刚粘塑性有限元技术采用最大应变速率恒定的压力控制策略和超塑性成形空洞损伤演变模型对空洞敏感材料的超塑性胀形过程进行了数值模拟。分别以半球壳和圆筒形零件为例 ,给出了优化后自由胀形和充模胀形的加压曲线 ,预测了成形零件的壁厚分布及空洞体积损伤情况。本文分析结果对指导超塑性胀形工艺设计具有实际意义。     

超塑性非球面自由胀形的测量

超塑性胀形是成形薄壁壳形件的重要技术, 已经在航空技术领域占有重要地位. 由于超塑性自由胀形是建立超塑胀形力学解析理论的重要依据, 又是超塑胀形成形的必经阶段,而超塑自由胀形的轮廓曲面为轴对称旋转曲面, 本文针对精确测量轴对称旋转曲面的几何参数尚存在的一些问题, 提出了测量方法及基本原理, 介绍了基于单目成像的图像采集系统及摄像机参数的标定方法, 并对旋转体试件的成像测量进行分析, 给出了误差补偿公式; 对于实验中极点高度测量和实验后轮廓测量采用不同算法, 以保证系统的实时性; 为提高测量精度, 采用亚像素算法, 同时分析了误差产生的原因.     

考虑空洞效应的板料超塑性成形数值模拟

本文基于弹粘塑性理论，推导出考虑空洞效应的超塑性流动本构方程，对板料超塑性拉伸进行了模拟研究，获得的应力应变曲线具备超塑性材料的流动特征，这表明新本构模型能够较好地描述超塑性流动特性；同时基于新本构模型对板料自由胀形过程进行了数值模拟，研究了各变形阶段的厚度分布，并与Backofen模型的计算结果进行了比较。     

Cavitation behavior in superplastic 5083 Al alloy during multiaxial gas blow forming with lubrication

Despite its importance for industrial applications, the effect of lubrication on the cavitation behavior of superplastic materials has been given little attention. In this paper, a series of experiments were performed regarding bulging superplastic 5083 Al alloy sheet into dies with a cylindrical (cup) and rectangular (pan) die cavity for forming with and without lubrication, the formed parts were then evaluated to determine the effect of lubrication on the cavitation level evolution, thickness distribution, and void distribution. It was found that void shrinkage took place in the overlaid region for both forming with and without lubrication. The maximum void volume fraction could be effectively reduced for forming with lubrication; however, reductions in the maximum void volume fractions for cup forming were less significant than those for pan forming.     

On the optimization of superplastic blow-forming processes

The superplastic blow-forming process of thin sheets is analyzed, and an optimal stable deformation path that reduces production time is obtained. The analysis is based on an analytical model for the superplastic forming (SPF) of a long rectangular box made of Ti-6Al-4V alloy at 900 °C use of a microstructure-based constitutive equation for the strain rate and grain growth, a stability criterion, and a variable strain rate control. It is shown that by imposing a variable strain rate control scheme derived from the stability analysis, an optimal forming time can be developed while maintaining a stable deformation path. Some other control schemes also show effectiveness in either reducing the localized thinning in the formed sheet or reducing the required forming time. Effects of friction and initial grain sizes on the forming pressure profile and the thickness distribution of the formed sheet are also investigated.     

Fracture types and thickness distribution in superplastic sheets formed with plastic injection molding

This paper investigates the fracture types and thickness ratio distribution in superplastic Zn/Al sheets formed during a hybrid process combining superplastic sheet forming with plastic injection molding. Three types of sheet fractures, edge cracking, central cracking and combined cracking, are observed. The success of forming superplastic sheets with rib features using injection molding with various parameters, including melt temperature, injection pressure and mold temperature, are investigated. They are presented in the form of a molding area with areas of various fracture types. Central cracks occur when superplastic sheets are formed with injection molding with higher melt temperature, while edge cracks occur with higher injection pressure. When the melt flow is parallel to the sheet rolling direction, the areas of edge crack are enlarged. The sheet thickness ratio distribution is obtained for various injection parameters and rib depths. Observation of the sheet thickness distribution for variation parameters, the tendency of the sheet fracture type can be generalized.     

LY12CZ铝合金在强电场中的超塑性变形

本文研究了未经预处理ＬＹ１２ＣＺ铝合金在强电场中超塑性变形时应变速率敏感性指数、板料厚向异性指数、激活能、极限延伸率的变化和超塑性单向拉伸时的流变应力特征。同时，研究了未经预处理ＬＹ１２ＣＺ铝合金在强电场中超塑性变形后材料的弹性模型、屈服强度、强度极限和断裂时的断面缩减率的变化。并将超塑性拉伸研究结果应用于未经预处理ＬＹ１２ＣＺ铝合金在强电场中的超塑性自由胀形，制作出了自由胀形零件，测量了相对极限胀形高度和零件相对厚度分布的变化。     

加压路径对超塑胀形空洞的影响

本文用金相显微镜、扫描电镜和ｘ－射线小角度散射法分析了不同加压路径对超塑胀形微空洞形貌和分布的影响。结果表明，恒应变速率胀形的微空洞量多、细小、分布均匀，且处于亚稳定状态。恒压胀形的微空洞易由亚稳定变为稳定，且会迅速交连长大，形成网络。恒速胀形的微空洞形貌介于两者之间。