连续铸轧工艺对铝合金板残余应力的影响

选用铝合金进行连续铸轧实验,重点分析铸轧温度和铸轧压下率对铝合金板残余应力的影响。通过实验可知,无论是横向残余应力还是纵向残余应力,在连续铸轧过程中,都会随着铸轧压下率的增加而增大;当铸轧压下率是小于15%的低压下率状况时,残余应力受铸轧温度的影响幅度不大;随着铸轧压下率的提高,铸轧起始温度过高或过低都可以降低铝合金板的残余应力;但铸轧起始温度过高有可能出现轧卡现象,温度过低则有可能出现粘辊现象,因此,在大铸轧压下率时,应在避免产生轧卡和粘辊现象的前提下选择较低或较高的铸轧起始温度。     

强交变磁场对冷塑性变形铝合金性能影响的研究

为揭示强交变磁场对金属塑性成形后力学性能的影响规律,采用对比实验的方法,研究了冷塑性变形后LY12铝合金试件在强交变磁场作用前后的残余应力和微观组织变化情况,残余应力测试采用超声波无损检测方法。研究结果表明,在足够强度的交变磁场作用下,可以使经过冷塑性变形后的LY12铝合金发生有利于提高其力学性能的变化,均匀化了由于塑性变形引起的组织缠结,细化了晶粒,并降低了残余应力。强交变磁场可以作为改善冷塑性变形后金属材料力学性能的有效方法。     

局部激光表面处理对7075铝合金残余应力的影响

结合激光表面处理技术和＂局部工程＂的概念,采用局部激光表面处理方法对7075铝合金进行激光表面处理,以期得到合适的残余应力场,提高7075铝合金的疲劳性能。并结合有限元技术,基于ANSYS计算软件,对激光表面处理过程进行了模拟计算,得到了不同激光处理工艺下的残余应力场分布。     

淬火残余应力对铝合金厚板裂纹应力强度因子及扩展趋势的影响

为探究淬火残余应力对铝合金厚板疲劳裂纹扩展的影响规律,建立7075铝合金厚板表面三维裂纹数值仿真模型。采用顺序热力耦合法求解淬火残余应力场,将残余应力场作为初始载荷条件求解裂纹应力强度因子,并与无残余应力场的应力强度因子值进行对比,研究两种条件下应力强度因子的分布规律和两者之间的异同;通过分析在初始淬火残余应力条件下不同半径裂纹受不同均匀拉应力荷载作用时的裂纹应力强度因子随裂纹位置角的演变曲线,探究淬火残余应力对裂纹扩展趋势的影响规律。结果表明,淬火残余应力的存在改变了铝合金厚板应力强度因子的分布规律和裂纹的扩展趋势,淬火残余应力使表层附近的裂纹扩展受到遏止,裂纹易于在厚度方向优先扩展。     

铝合金板淬火残余应力的拉伸消除方法

铝合金板材在淬火后产生很大的残余应力,使其在机械加工过程中发生变形。对淬火应力产生的原因及消除方法进行了探讨,从理论上对给定条件下的拉伸后残余应力进行分析、确认,消除残余应力的关键在于位伸过程。     

无损测量铝合金表面残余应力

利用无损X射线衍射技术,测试了经不同表面处理后7075铝合金试样表面残余应力.并将该无损方法的可靠性与精确性优势与中心钻孔法做了比较.结果表明,在测量浅层应力中传统的机械测试方法不适用甚至不可行,而X射线法具有更好的灵活性与精确性.     

应力梯度对7075铝合金残余应力松弛的影响

分别采用淬火强化和表面喷丸强化工艺对7075高强铝合金试样引入结构和表层集中残余应力,研究循环载荷下具有不同残余应力状态的铝合金试样表层残余应力松弛规律.结果表明,淬火引入了单调的表面残余应力和显微硬度,而喷丸引入了表面残余应力梯度和显微硬度梯度.残余应力沿试样厚度方向分布的应力梯度为应力松弛的主要影响因素,可用于表征应力松弛程度.喷丸引入的表层残余应力均匀且梯度大,主要发生应力松弛;而淬火引入非均匀的结构应力且梯度较小,主要发生应力重分布.     

高强度变形铝合金残余应力的消除

本文主要介绍高强度变形铝合金机械加工后的零件变形，该类合金毛坯残余应力的分布规律，冷压变形消除残除余应力的机理，冷压变形量与残余应力的关系，冷压变形对金属组织性能的影响，冷压变形工艺技术在实际生产中的应用。     

铝合金7N01在工作载荷下焊接残余应力的松弛行为

以A7N01铝合金的焊接平板试样来研究静态、动态载荷作用下焊接残余应力场的松弛规律,确定焊接残余应力的松弛条件。采用动态应变测量系统以及超声波法对焊接残余应力的释放过程进行跟踪测量。     

铣削加工对铝合金薄壁件残余应力的影响

研究了铣削加工对铝合金薄壁件残余应力的影响。在有限元软件MSC.MARC中建立了三维有限元模型,通过二次开发,编制了相应的子程序,分别用来向有限元模型中添加初始残余应力场,对节点施加铣削力,控制铣削路径和对模型的网格进行自适应细化,使用该模型进行薄壁零件的铣削仿真。结果表明:随着铣削的进行,试件余料内部应力不断释放,应力场出现重分布。通过比较不同铣削深度时的应力分布情况,得到了铣削加工对薄壁零件残余应力的影响规律。     

铝合金厚板表面边缘应力释放的实验研究

采用X射线衍射法测试了淬火与锯切后铝合金厚板表面残余应力的边缘效应,得到了厚板表面边缘区域残余应力的分布区间和一般规律。结果表明,淬火与锯切后厚板表面边缘应力分布趋势大体相同,但淬火工艺是一种剧烈的热量交换及快速冷却过程,边缘应力分布呈现奇异性;而锯切工艺是一种可忽略热量交换的慢速应力重构过程,应力分布较为均匀。另外,应力释放范围与板厚有关,且应力释放程度受改变初始应力分布状态的工艺、板尺寸及约束方式影响。     

7075铝合金表面喷丸残余应力松弛的实验研究

采用喷丸引入表层残余应力,分析循环载荷时7075铝合金试样的应力松弛现象,讨论喷丸工艺引入的初始残余应力状态、表层显微硬度和表面粗糙度对疲劳抗性和残余应力松弛的影响.结果表明,喷丸引入的表层残余压应力是提高试样疲劳抗性的主要因素,但表层冷作程度与表面缺口效应对喷丸试样的低周与高周疲劳抗性与残余应力松弛有很大影响.循环应力水平接近高周疲劳极限时,经历高周疲劳残余应力无明显松弛;应力水平接近低周疲劳极限时,残余应力发生早期大幅松弛,且残余应力峰外移.     

循环载荷下表面强化工业纯锆残余应力释放研究

对工业纯锆进行表面机械研磨处理(SMAT),实现其表面纳米化,并引入残余压应力场。采用偏光显微镜(PM)、透射电子显微镜(TEM)对SMAT处理试样显微组织进行表征,利用X射线应力仪测试不同循环加载周次下距试样表面不同深度处宏观残余应力。研究不同循环加载周次下距表层不同深度处X射线衍射峰半高宽的变化特征,并采用Voigt函数拟合X射线衍射峰,得到微观应变和位错密度的分布特征。结果表明:循环加载初期残余应力释放率最大,约为25%,随着循环加载周次增加残余应力释放率趋于稳定;不同循环加载周次下,随距表层深度增加,X射线衍射峰半高宽、微观应变和位错密度逐渐降低后趋于稳定;随着位错密度降低,残余压应力逐渐增加,位错密度值稳定于约2×1010cm-2时所对应的深度,和最大残余压应力对应的深度基本一致。循环载荷下残余应力释放是通过微观塑性变形过程中位错运动来实现。     

7075铝合金喷砂表面残余应力在疲劳过程中的松弛规律

对7075高强铝合金进行喷砂强化,采用X射线衍射法研究循环载荷作用下疲劳过程中喷砂表面残余应力的松弛规律。结果表明,残余应力的松弛主要发生在疲劳过程开始的100个周期内,其中大幅度松弛发生在初始10个周期内,1000次循环后残余应力基本稳定。不同应力水平下的松弛行为表明,循环应力达到疲劳极限以上时,残余应力松弛的幅度和速率都较大。经过150℃×2h保温处理的试样其表面残余应力显著降低,且疲劳过程中应力松弛的幅度和速率都降低。表面喷丸或喷砂强化试样大多在表面强化层下的拉应力区域产生裂纹,疲劳累积损伤理论也表明疲劳损伤是可以累加的,故表面存在一定数值的残余压应力并不能说明试样没有发生疲劳损伤,工程上不能只依据表面残余应力来判定材料的疲劳性能。     

淬火温度对7075铝合金厚板残余应力的影响

对7075铝合金厚板进行固溶处理后,分别在不同的淬火水温下进行浸没淬火和喷淋淬火。运用X射线衍射法测试淬火板的表面残余应力,利用维氏硬度仪测试板表面显微硬度,研究淬火工艺及水温对铝合金厚板残余应力与力学性能的影响。结果表明:随淬火温度的升高,浸没淬火与喷淋淬火引入的表面残余压应力水平与表面显微硬度迅速下降,且在一定的温度下,前者比后者引入的残余应力水平大40%,而显微硬度仅大7%。     

铝合金平板焊接残余应力场分析

在铝合金焊接过程中,焊缝在瞬间加热后所产生的残余应力场是研究的主要问题.选取尺寸为400 mm×140 mm×10 mm的5052铝板作为试验对象,首先定义一条参考轴,在铝板表面设计电阻应变花的布片方案,使用φ2mm的钻头在应变花中心钻深度为2.5 mm的小孔,利用YJ-26型静态电阻应变仪测定应变花三个方向上单元的释放应变,计算出最大、最小主应力,根据第四强度理论公式计算出各个测点的等效应力.通过与焊接动态过程的数值模拟所选择路径上的残余应力分布曲线进行比较,得到了焊缝附近残余应力的变化规律.该研究结果为实际生产中制定合理的焊接工艺参数具有很好的指导意义.     

表面喷丸铝合金残余应力循环应力松弛试验研究

7075铝合金试样经3种喷丸工艺引入残余应力并进行循环应力试验,测试各加载周期下的残余应力与显微硬度,分析循环载荷下的残余应力松弛规律。结果表明,残余应力与显微硬度同是局部晶格畸变与塑性变形的宏观体现,在宏观应力载荷下演化趋势关系密切。且残余应力松弛特性与显微硬度演化规律主要受初始分布状态与循环应力水平控制,而循环周期的作用主要体现在前期,呈现出初期无规则大幅变化及中后期稳定小幅规律变化趋势。     

铝合金平板变极性等离子弧焊数值模拟与残余应力预测

利用有限元方法对铝合金平板变极性等离子弧焊(VPPAW)焊接过程进行了数值模拟.首先应用三维双椭球热源模型作为输入热源,对VPPAW焊接过程中的焊件温度场及应力场进行了模拟计算.高度不均匀的焊接温度场,导致构件中产生较大的残余应力.最后,对不同对接参数下的焊后平板残余应力进行了测试,并将有限元计算结果与残余应力的实测结果进行了对比,结果显示错边量的大小会对焊后残余应力产生影响;有限元模拟结果与实测结果具有很好的一致性.     

铝合金厚板淬火-预拉伸残余应力的有限元仿真

利用MSC.Marc非线性有限元软件建立了一个淬火-预拉伸模型,并利用该模型对7075铝合金厚板进行了仿真研究。仿真结果表明,对于7075铝合金的最佳拉伸量为2.0%～2.5%,预拉伸后板内残余应力降低幅度可达90%以上,且残余应力分布形式由淬火态的"M"型演变为预拉伸后的"W"型;随着拉伸量的增加铝板内塑性变形合格的区域逐渐增加,可利用预拉伸中的等效应力分布状态确定锯切区。若提供适当的残余应力测试结果,利用有限元仿真模型可有效地揭示铝合金厚板淬火-预拉伸内部残余应力的演变规律。