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。     

淬火-预拉伸对2A12铝合金厚板残余应力的影响

采用层削法对2A12铝合金淬火厚板在预拉伸前后的残余应力进行了测定,厚板的淬火采用阵列喷淋及水浴两种方式。结果表明:两种淬火方式在厚板内部都形成了"内拉外压"的典型分布规律;喷淋方式的淬火强度相对较低,只在厚板靠近表层的地方形成了较大的残余应力,内部靠近中面的位置残余应力水平接近于0;水浴方式淬火强度更大,在厚板整个厚度上形成了单调连续分布的残余应力;预拉伸使喷淋和水浴两种淬火板内的残余应力都大幅度消减;强度更高的淬火工艺加大了板内金属力学性能的不均匀性,减弱了残余应力消减的效果。     

预拉伸铝合金厚板内部残余应力分布测试研究

预拉伸铝合金厚板在航空领域中被广泛应用。在其加工过程中，内部初始残余应力所引起的变形是非常普遍和严重的问题。要减小残余应力对加工变形的影响，就必须测试板材内部残余应力的分布规律。笔者根据预拉伸铝合金厚板的特点，运用弹性力学理论推导出厚板内部残余应力测量的改进剥层应变法，用此方法测量了预拉伸铝合金厚板2D70T351沿厚度方向的残余应力分布，并对测试结果进行了分析。结果表明，文章推导出的新方法测量厚板内部残余应力简单、精确，有很强的工程实用性。     

7075铝合金厚板预拉伸模拟分析及其在淬火残余应力消除中的应用

运用有限元软件ABAQUS, 对7075铝合金板材淬火过程进行了模拟.比例件的加工变形表明淬火模拟所得的残余应力是可信的.在获得淬火残余应力的基础上, 模拟了不同预拉伸量对毛坯的淬火残余应力的消除.结果表明: 拉伸量为3%时, 毛坯产生2.1%～2.6%的永久变形, 残余应力消除量约为86%, 完全符合航空铝合金厚板生产工艺的规定.     

LY12合金预拉伸厚板残余应力的研究

分析了影响ＬＹ１２合金预拉伸厚板残余应力的因素，并找出其中的主要影响因素，针对主要影响因素采用相应生产工艺参数，使ＬＹ１２合金预拉伸厚板残余应力降低到最小值，使这种板材在进行机械加工表面时不产生翘曲变形。     

降低7075铝合金厚板淬火残余应力的工艺

7075铝合金可通过淬火时效获得高强度，但它在淬火过程中会产生淬火残余应力，本文对7075铝合金厚板在不同淬火水温下，以及某一水温下淬火后经不同预拉伸量和不同时效工艺制度下淬火残余应力大小及变化规律进行了测试与分析，结果表明：随着淬火水温的升高，残余应力明显降低；水淬后随着预接拉伸量的增加，残余应力逐渐从压应力转变为拉应力，当预拉伸量约2%时，残余应力基本上趋近于零；随着时效温度升高和时效时间延长，残余应力呈下降趋势，因此，合理的淬火水温，预拉伸量以及时效制度是降低7075铝合金厚板淬火残余应力的有效工艺措施，其中尤以适当的淬火水温和预拉伸量最为有效。     

7075铝合金预拉伸板淬火后残余应力的有限元模拟

运用有限元软件MSC.MARC对7075铝合金板材淬火过程进行模拟.在获得淬火残余应力的基础上,假设钳口夹持区域为理想刚端,根据材料力学、金属塑性变形等基本原理,利用有限元数值模拟计算方法,建立起该状态下的预拉伸模型.模拟了不同预拉伸量和不同拉伸速度对削减毛坯淬火残余应力的影响以及计算了钳口夹持区域的锯切量.结果表明:拉伸量为3%时,残余应力消除量约为96%,锯切量为21.6%,完全符合航空铝合金厚板生产工艺的规定.     

预拉伸对铝合金淬火厚板变形的矫直仿真研究

针对厚板淬火不均匀导致的板材变形问题,建立了大规格铝合金厚板淬火一预拉伸矫直仿真模型,并使用MSC.MARC软件进行了矫直过程的仿真计算.结果表明,淬火变形的厚板,通过预拉伸能逐步矫直;对矫直效果,2％的拉伸量是合理的拉伸参数.     

LV12合金预拉伸厚板残余应力的研究

分析了影响ＬＹ１２合金预拉伸厚板残余应力的因素。并找出其中的主要影响因素，针对主要影响因素采用相应的生产工艺参数，使ＬＹ１２合金预拉伸厚板残余应力降低到最小值，使这种板材在进行机械加工表面时不产生翘曲变形。     

铝合金厚板预拉伸过程分析

利用弹塑性有限元法对铝合金板材预拉伸过程进行了分析，获得了2024铝合金预拉伸应力和应变分布云图，所得结果对于预报铝合金预拉伸板预拉伸变形后的锯切区域提供了依据，对指导生产应用有重要意义。     

X射线衍射法在测量铝合金厚板表面残余应力中的应用

X射线应力测量法是广泛应用的无损应力测量方法,本试验研究了X射线衍射法测量铝合金厚板表面残余应力。对7075淬火铝合金厚板的表面残余应力进行测量,得到了7075淬火铝合金厚板表面残余应力的分布区间和一般规律,并对表面残余应力分布的边缘效应进行了探讨。     

预拉伸变形量对7055铝合金厚板表面残余应力的影响

为了系统性地研究预拉伸变形量对淬火残余应力的消减规律,采用基于cosα法的μ-X360s型X射线残余应力分析仪,表征7055铝合金厚板经不同预拉伸变形量(0%、0.5%、1.2%、1.5%、2.5%、3.3%、3.9%)的表面残余应力水平,并通过基于sin²Ψ法的X射线衍射法和钻孔法验证测试结果。结果表明:7055铝合金厚板经过固溶淬火处理后,残余应力水平较高,轧向分应力略小于横向分应力,在厚板边缘区域残余应力水平波动较大,波动区域大约在距边部27mm的位置。当预拉伸变形量为1.5%时,轧向分应力的明显减小,继续增大拉伸量,残余应力稳定在-60～-70 MPa;而当预拉伸变形量大约为1.5%时,横向分应力由压应力状态转变为拉应力状态;经超过2.5%的预拉伸变形后,残余应力稳定在20～30 MPa。     

高强铝合金厚板双丝MIG焊工艺的初步研究

建立了高强铝合金双丝MIG焊熔滴过渡高速摄像系统以及焊接参数采集系统,获取了不同工艺规范下的脉冲熔滴过渡形式.实验表明一脉一滴工艺规范焊缝成形好,工艺过程稳定,应为首选过渡形式.确定了在一脉一滴情况下的焊接工艺规范参数区间,在此区间内可以实现稳定的一脉一滴熔滴过渡,为控制焊接热输入量及焊缝成形奠定了基础.     

积分法在铝合金厚板残余应力计算中的应用

运用积分法建立剥除层中残余应力与试样变形间的关系,通过离散的变形应变反求残余应力函数.利用层削法测试物理模型,推导和完善了残余应力解析方法,并结合不同实验手段,描述了沿厚板深度分布的残余应力曲线.结果表明:在积分法中,分别选用3次和4次多项式近似厚板淬火和预拉伸应力分布,其结果比较吻合实际;同时,由于力学测试方法的局限性,需将表层应力数据标定和对板内应力的预测相结合,以提高残余应力的测量水平.     

Residual stress in quenched 7075 aluminum alloy thick plates

1　INTRODUCTION70 75isoneoftheprecipitation hardenedalu minumalloysmainlyusedasplateandforgingsintheaerospaceindustry .Itshighstrengthisachievedthroughaquenchingoperationwherethematerialisrapidlycooledfromthesolutionheattreatmenttem perature(4 75℃ )toroomtemperature ,whichcancausetheadverseeffectofintroducingresidualstress ,leavingthematerialunsuitableforfurthermachiningoperationsandforservice[13] .Residualstressinthequenchingoperationforaluminumalloysisusuallystudiedbynumericalprediction…     

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。     

7A52铝合金厚板搅拌摩擦焊

采用搅拌摩擦焊方法对厚度为25 mm的7A52铝合金板进行了单道焊实验。结果表明:在焊接25 mm板时,工艺参数可调范围较窄,在旋转速度为1 500 r/min,且焊接速度为40 mm/min时,可以获得较好的焊接性能,抗拉强度可以达到330 MPa,延伸率可以达到9.6%;焊缝中存在3个组织变化区,其中焊核区内是细小均匀的等轴晶,平均晶粒大小在4μm左右;焊缝两侧热机影响区组织存在较大差异,前进侧为窄条状组织,回退侧为扁平块状组织;热影响区组织发生了回复、再结晶和粗化;焊缝显微硬度的最低值出现在前进侧,说明前进侧是焊缝的薄弱环节;厚板焊接时,沿板厚方向的热机作用梯度过大,造成焊缝金属难以获得优良焊接性能,这是厚板焊接较困难的原因。     

铝合金中厚板的数控等离子切割工艺

在雷达电子领域,铝合金材料应用广泛。针对铝合金中厚板(8~100 mm)下料存在切割效率低、材料利用率低的问题,进行数控等离子切割技术的工艺试验,分析切割速度、切割路径等工艺参数对切割效率和加工余量的影响,并提出解决措施,为实际应用中合理选择数控等离子切割工艺参数提供参考。     

Relationship between microstructure and mechanical properties of 5083 aluminum alloy thick plate

The microstructure and mechanical properties of 105 mm thick 5083 aluminum alloy hot rolled plate were investigated by metallurgical microscope, scanning electron microscope and tensile testing machine, and three major characteristic problems in mechanical properties inhomogeneity were explained. The results show that the mechanical properties of the rolled plate are inhomogeneous along the thickness direction. From the surface to the center, the strength shows an inverted “N” shape change and the elongation presents a semi “U” shape change. Several similar structural units composed of long fibrous grains (LFG) and short fibrous grains bands (SFGB) exist in a special layer (Layer 2) adjacent to the surface. This alternating layered distribution of LFG and SFGB is conducive to improving the plasticity by dispersing the plastic deformation concentrated on the boundary line (BL) between them. However, their different deformability will cause the alternation of additional stresses during the hot rolling, leading to the strength reduction. The closer the location to the center of the plate is, the more likely the recovery rather than the recrystallization occurs. This is the possible reason for the unnegligible difference in strength near the central region (Layer 4 and Layer 5).     

试样尺寸对淬火铝合金厚板残余应力的影响

通过测量从淬火铝合金厚板上取出的一定大小的试样以测量原始铝合金厚板的残余应力值作为一种广泛使用的方法,在层削法、裂纹柔度法、X射线衍射法和中子衍射法中均有应用.以层削法为例,针对由于采用不同尺寸的试样而对7075铝合金厚板残余应力测量结果产生的影响进行了仿真分析和实验研究.结果表明,取样的尺寸对铝合金厚板残余应力的测量结果有重要影响.当试样在长宽方向上的尺寸小于2倍的"特征距离"(等于试样的厚度)时,试样将丧失保持原铝合金厚板真实残余应力的能力.测量结果将严重偏离真实值.基于此,在任何针对淬火铝合金厚板的残余应力测量方法中.当需要使用一定大小的试样对原铝合金厚板残余应力进行测量时,都必须保证试样在长宽方向上的尺寸大于2倍的"特征距离".