黏性介质压力成形技术研究进展

黏性介质压力成形技术采用半固态、可流动、具有一定粘度的高分子聚合物作为传力介质,近年来已被应用于解决航空、航天等领域中难变形复杂形状零件的成形制造问题。黏性介质作为一种应变速率敏感性材料,能够在成形过程中自适应于板材的变形状态,其独特的力学性能有利于提高零件的尺寸精度、优化壁厚分布、克服局部失稳。针对黏性介质提供的黏性附着力提高板材成形性的机理、黏性介质压力成形过程中非均匀压力场的梯度分布特征和板材与体积变形的有限元法和无网格法的耦合算法等方面对黏性介质压力成形技术的研究进展进行了综述。     

TA15钛合金锻造过程的三维有限元模拟

对TA15钛合金模锻过程进行了三维数值模拟分析,得出了变形中材料的流动状态和温度场、应力应变等分布规律。根据有限元模拟结果对模锻工艺参数进行优化,并进行了TA15钛合金模锻成形工艺试验。试验表明模拟结果与试验结果基本吻合。     

TA15钛合金板材冷折弯成形的有限元模拟及实验研究

为了进一步研究TA15钛合金板材的冷折弯成形规律,使用有限元模拟成形软件PamStamp2G对其成形过程进行了模拟,分析了凸模行程、凹模跨度、凸模圆角对板材折弯后回弹的影响规律,并对TA15板材折弯的极限角度和回弹角度进行了研究。通过对比模拟结果与实验数据,发现两者趋势基本一致。这验证了PamStamp2G有限元模拟技术在TA15板材冷折弯成形过程中的有效性和可行性。     

铝合金半球形件反向粘性介质压力成形及有限元分析

针对铝合金半球形零件在成形时容易出现拉裂、 起皱等问题,首次提出采用反向粘性介质压力成形方法进行此类零件的成形,并对其成形过程进行了有限元仿真分析和实验验证,得到不同反向粘性介质压力下试件的几何形状和壁厚变化规律以及粘性介质压力场的分布规律.结果表明,坯料在较高反向粘性介质压力作用下"反向拉深",形成了预反成形效果,改...     

AZ31B镁合金不同椭圆度凹模黏性介质温热胀形工艺（英文）

基于不同椭圆度凹模胀形原理,选择具有良好热稳定性和导热性能的甲基乙烯基硅橡胶作为黏性介质,进行AZ31B镁合金黏性介质温热胀形试验,并采用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对成形过程进行分析。确定AZ31B镁合金黏性介质温热胀形最佳温度,以及凹模椭圆度对AZ31B镁合金黏性介质温热胀形变形规律的影响。同时根据网格应变原理,通过对不同椭圆度极限胀形试件的测量,绘制出AZ31B镁合金黏性介质温热成形极限图(FLD)。研究结果表明,在耐热温度范围内,热态黏性介质能够适应试件几何形状的变化建立非均匀压力场,非均匀压力差值随着椭圆度的增大而减小,根据极限胀形试验绘制出的成形极限图,能够综合反映出零件复杂程度与极限变形程度的关系。     

工艺参数对动态流量控制法挤压弯管应力的影响

采用有限元模拟和实验研究了挤压钛合金弯曲管件.通过实验验证了工件的形状和尺寸精度,并通过有限元模拟分析了工艺参数对挤出过程中变形体的平均压应力分布情况和挤出弯管件的曲率半径的影响规律.结果表明:有限元模拟中,弯管件的曲率半径误差为6.03％,弯管直径误差为3.82％;在靠近定径带处,平均压应力呈非均匀分布;在焊合腔内,...     

TA34钛合金波纹管成形研究

采用恒应变速率拉伸方法研究了普通退火态(M态)和等温退火态(HT态)TA34钛合金管坯的冷成形性能，结果表明：M态TA34钛合金管坯的强度更高，最大应变硬化率更低，冷成形性能更好，更适用于波纹管的成形。采用有限元模拟的方法对DN85波纹管的成形参数进行仿真计算，得到最佳鼓波压力、成形压力和最大波深系数等成形参数。根据仿真模拟结果进行DN85波纹管成形工艺的探索，HT态管坯在波深系数1.162时即出现开裂，M态管坯在波深系数1.165、1.169、1.178时均未出现表面质量缺陷。以M态TA34钛合金管坯为坯料，选择合适的波纹管成形工艺参数可以制备出质量优良的TA34钛合金波纹管。     

铝合金圆锥形零件粘性介质温成形研究

采用热力耦合有限元数值模拟方法对铝合金圆锥形零件粘性介质温成形过程进行了模拟分析,研究了成形过程粘性介质和板材的温度分布、不同温度条件下成形零件壁厚分布、成形载荷等.结果表明,圆锥形零件的底部圆角区域为成形危险区域.非等温粘性介质温成形过程中,在粘性介质内部形成的非均匀温度场影响了板材的温度分布.当粘性介质温度略低于板材温度时,坯料中心区域温度较低,有利于延迟底部圆角成形时的破裂,提高了零件壁厚的均匀性.分别进行了室温和加热时铝合金圆锥形零件粘性介质压力成形试验,试验结果与数值模拟具有相同的规律.     

钛合金连接管件内径滚压成形的数值模拟

采用有限元软件DEFORM3D对U型套管形状钛合金连接管件内径滚压成形过程进行了三维刚塑性有限元模拟，得到变形区的速度场，以掌握管壁金属产生塑性变形填入套管凹槽的成形行为。井对影响连接件性能的齿槽尺寸、压下量进行了模拟，这对分析连接件密封质量具有一定的指导意义。     

基于QForm的TC17钛合金叶轮模锻成形有限元仿真

针对钛合金叶轮形状复杂、强度、韧性和耐腐蚀性高的特点,分析了TC17钛合金叶轮模锻工艺及材料特性,运用有限元仿真软件QForm建立了叶轮模锻成形有限元仿真模型,运用实测的不同温度下材料密度、热导性、弹性模量及泊松比等参数作为边界条件进行了有限元仿真分析。结果表明,在不同模锻过程中,钛合金叶轮成形件温度不同,其最值温度分布区域基本一致。     

成形工艺参数对倾斜类管件正旋时旋压力的影响规律研究

采用有限元分析软件MARC,基于三维弹塑性有限元理论建立有限元模型,实现了对倾斜类管件旋压成形过程的数值模拟,阐述了倾斜管件正旋时旋压力的变化特征,探讨了工艺参数对旋压力的影响规律,研究结果为工艺参数的确定及优化提供了依据。在理论分析的同时,进行了倾斜类管件旋压成形工艺试验,模拟结果与工艺试验吻合较好。     

TA15钛合金热挤压过程中金属变形行为及组织分析

运用MSC.Marc有限元软件对TA15钛合金热挤压变形过程进行有限元模拟,得到热挤压成形过程中应力场和应变场分布情况。对有限元模拟所得到的应力、应变数据进行后处理,利用应力偏量不变量J2进行变形分区,采用罗德系数对塑性区内材料的应变类型进行划分。结合有限元模拟结果以及变形分区和变形类型的划分,对热挤压实验后的试样进行组织取样,在不同温度条件下对试样进行微观组织观察,分析微观组织的演化规律,这对于分析金属挤压成形问题及其在实际中的应用具有重要意义。     

钛合金高尔夫球杆头超塑气胀成形技术研究

针对传统钛合金高尔夫球杆头生产工艺复杂、效率低、成本高的不足,利用钛合金在一定条件下具有良好超塑性这一莫大的优势,开发了钛合金高尔夫球杆头的超塑气胀成形工艺。运用ABAQUS有限元分析软件,对高尔夫球杆头本体部分在钛合金最佳超塑状态下超塑气胀成形的过程进行了数值模拟分析,揭示了成形过程中应力、应变及厚度分布规律,进一步得到该超塑状态下的压力一时间成形曲线,为后续试验提供了有效参考,同时预测了超塑气胀成形高尔夫球杆头工艺的可行性,模拟结果为钛合金高尔夫球杆头超塑气胀成形工艺与模具优化设计提供了理论依据。     

变截面薄壁复杂铝合金管件充液成形压力参数对零件成形的影响

变截面薄壁复杂铝合金管件是飞机管路中的重要组成部分。通过有限元分析软件建立零件充液成形的有限元模型,采用单因素分析法,在给定轴向进给量、摩擦系数、终成形压力相同的条件下,成形相同的铝合金零件,并综合分析在预成形阶段加载不同的低压预成形压力以及在补料阶段加载不同的补料压力时,管坯与模具的相对位置及壁厚分布规律,来研究不同加载压力对最终零件成形效果的影响。在有限元模拟的基础上,对工艺试验中出现的零件起皱与破裂等失稳现象进行分析,并对不同阶段进行工艺优化,最终得到该零件的最优低压预成形压力为4 MPa、最优补料压力为14 MPa。根据优化参数最终制得合格零件,验证了优化参数的可行性。     

加载方式对黏性介质外压缩径成形的影响

采用有限元方法分析了加载方式(即注入加载通道的直径和数量)对黏性介质外压缩径过程黏性介质压力场及坯料的失稳起皱过程中压应力变化的影响,并对有限元分析结果进行了验证。研究结果表明,注入黏性介质的加载通道直径较大、数量较多,有利于改善黏性介质压力场的分布,延缓坯料失稳的产生,提高褶皱可消除程度。     

基于滑动模具的某车后桥壳内高压成形的仿真分析

针对某车后桥壳内高压成形技术,为了研究其成形规律,降低实验成本,选用与后桥壳具有相同形状特征的三通管进行内高压成形实验并借助有限元软件DYNAFORM对其成形过程进行数值模拟,通过与实验结果对比验证了模型建立及仿真分析的正确性。基于此,根据某车后桥壳成形工艺要求设计成形模具,并利用有限元软件对其成形过程进行仿真,对比模具静止与滑动条件下所得管件的壁厚分布及成形情况。结果表明,模具滑动带动材料进入胀形部分,有效提高了成形质量。在此基础上,进一步研究了模具的不同滑动方式对管件成形的影响规律,为工程应用提供必要的参考。     

摩擦系数对航空铝合金三通管充液成形后壁厚分布的影响

在铝合金三通管的充液成形过程中,摩擦系数是影响其壁厚分布及支管高度的关键因素之一。通过建立三通管充液成形的有限元模型,在固定的充液压力、轴向进给参数下,采用有限元分析方法对三通管在充液成形中摩擦系数对壁厚的影响进行模拟分析,获得了摩擦系数对三通管成形壁厚的影响规律,得出摩擦系数为0.075时既能保证支管较小的减薄率,又能获得较好的壁厚分布的结论。同时,通过摩擦磨损试验机获得了不同润滑介质对应的摩擦系数,最终选取了一种摩擦系数接近0.075的润滑介质进行实际胀形验证,获得了满足壁厚及减薄要求的航空铝合金三通管件,可为三通管零件的充液成形提供一些理论指导。     

激光熔化沉积快速成形TA15钛合金钎焊接头力学性能与组织研究

为了探索激光熔化沉积快速成形技术制备TA15钛合金的焊接性能,采用Ti-Zr-Cu-Ni系钎料对激光熔化沉积快速成形TA15之间以及与普通棒材TA15分别进行真空钎焊,通过扫描电镜与能谱分析等手段,测试了接头室温和高温力学性能,并进一步对钎焊接头界面的元素分布及钎焊接头的组织进行了分析。试验结果表明:采用Ti-Zr-Cu-Ni钎料钎焊激光熔化沉积快速成形TA15接头力学性能优良,且表现出优异的高温性能,焊接系数大于0.9;焊缝中心的显微组织均为网篮组织,室温拉伸断裂呈脆性断裂、高温呈韧性断裂特征。     

在反向压力粘性介质胀形铝、钛合金板实验研究

粘性介质压力成形是一种新发展起来的板金软模成形工艺，其对板料成形性能的影响可以通过胀形实验来检测和评价。文中采用一种具有应变速率敏感性的半固态粘性物质作为传力介质，采用胀形实验研究了在有、无施加反向压力的情况下，铝和钛合金板料的成形形状特征与应变分布，结果表明，粘性介质压力成形，尤其是存在反向压力时可提高板料的成形性能。     

矩形截面小圆角管件胀-压复合成形工艺

对于精度要求高、圆角半径小、厚度分布均匀的矩形截面管件,传统的成形工艺难以成形出合格零件。采用有限元模拟和实验研究的方法,研究了矩形截面小圆角管件胀-压复合成形工艺,分析了内压、上模压下量等关键参数对零件圆角半径和壁厚分布的影响。结果表明,增大内压和上模压下量有利于圆角的填充,采用适当的内压和上模压下量,矩形试件的相对圆角半径可以达到0.86。与常规的内高压成形中圆角及附近减薄严重不同,胀-压复合成形工艺的圆角及附近区域具有增厚的现象,有利于获得壁厚更加均匀的小圆角零件。在对成形规律进行研究的基础上,建立了矩形截面小圆角管件的成形工艺窗口,成形出了满足形状与尺寸要求的管件。