多步管材充液成形技术在大胀形率复杂截面零件中的应用

传统管材充液成形工艺在成形大胀形率复杂截面零件过程中,受模具形面限制,材料很难在环向均匀流动,从而导致成形失败。针对以上问题,利用有限元仿真方法,总结危险点的成形规律,建立几何模型与力学模型,得到应力沿环向的分布规律,指出危险点变形失稳的原因。在此基础之上,将材料沿环向的变形过程分解为在环上的拉伸变形和在形状上的屈曲变形两个阶段,提出了一种新的多步管材充液成形工艺,并以某型航空发动机的导流叶片衬管为例,进行试验验证。结果表明,多步管材充液成形工艺可以有效降低材料在高压成形阶段的减薄,提高成形精度,降低设备负载。     

飞机铝合金双曲度蒙皮充液成形的数值模拟与试验

针对某型飞机上蒙皮零件,基于有限元分析软件Dynaform,对主动式充液成形和被动式充液成形两种方案进行了数值模拟对比分析。根据数值模拟结果,认为该零件较适合采用主动式充液成形,其次,通过修改工艺补充面和优化成形工艺参数,有效地控制零件的最大减薄量。同时,保证一定的减薄量,使板料达到塑性变形状态,从而有效减小回弹。再通过回弹分析,根据回弹量计算结果,运用Think Design软件对模具型面进行回弹补偿,将回弹量控制在合格范围内。最终通过实际试模,验证了数值模拟的准确性及适用性,加工出表面质量良好、精度满足要求的合格产品。     

5A06铝镁合金温热环境变形机理的研究

目的获得5A06铝镁合金的本构方程及各向异性指数。方法在一定温度范围和不同应变速率下进行单向拉伸试验,获得了5A06-O铝镁合金板材不同温度不同应变速率下的真实应力-真实应变曲线及不同方向的厚向异性指数等关键参数,并结合当前关于各向异性屈服准则的研究,通过分析与计算得到了适合于5A06铝镁合金温热成形的Barlat2000各向异性屈服准则。结果获得了温度范围为150～300℃的5A06铝镁合金的本构方程,以及温度范围为20～300℃的5A06铝镁合金的各向异性系数α_1—α_8随温度的变化曲线。结论获得的5A06铝镁合金的本构方程及各向异性指数较为符合实验结果,可用于该材料温热成形的有限元模拟。     

等温重熔7075铝合金微观组织演变及预测研究

以7075-T651铝合金挤压材为研究对象,研究半固态等温重熔过程中等温温度和保温时间对坯料微观组织的影响,并基于Deform-3D软件JMAK模块中Grain-Growth模型预测液固区间晶粒长大规律。结果表明,随着等温温度和保温时间的增加,晶粒尺寸随之增大,晶粒趋近圆整,液相含量增多。在高固相区间保温时,组织经历了再结晶、合并长大和部分重熔等过程;在低固相区间保温时,组织短时间内即再结晶完全,并迅速长大,长大过程主要以Ostwald熟化机制为主。等温重熔晶粒长大公式中指数值n值取n=3更符合液固区间等温重熔的实际情况。经计算,在不同等温温度下,晶粒长大速度依次为：55.1、295.3、817.9μm³/s。从能量的角度考虑,结合晶粒长大公式,测得试验材料晶粒长大的晶界移动激活能为118.6 kJ/mol,基于此预测了等温温度在550～620℃范围内的晶粒长大规律,预测结果和实际测量结果接近。     

嵌入式光纤传感器对碳纤维层合板弯曲性能的影响

针对光纤嵌入碳纤维层合板成形中常出现的涂覆层脱落问题,用一组对比试验研究了光纤的嵌入保护在碳纤维层合板成形过程中的作用;通过三点弯曲试验研究了光纤嵌入数量、嵌入方向对碳纤维层合板弯曲性能和失效模式的影响。结果表明：光纤的嵌入数量引起的碳纤维层合板抗弯强度和模量的最大损失分别为8.5%和14.3%;沿纤维方向嵌入光纤时,在光纤挤入方向相同的纤维束群中,抗弯强度和模量分别降低5.2%和13.1%;而当光纤光栅垂直于纤维方向嵌入复合材料内部时,光纤周围形成眼状复合结构,抗弯强度和模量均略有提升,增幅约为2.5%,起到一定的增强相的效果。     

2024 铝合金难成形高锥盒形件充液成形数值模拟

目的解决锥盒形件传统拉深成形十分困难,废品率高,成形质量差的问题。方法介绍了充液成形工艺的2种方式,即主动式充液成形和被动式充液成形,并利用有限元软件Dynaform对各充液成形方案进行了数值模拟。结果通过模拟分析,明确了2种充液成形方式的优缺点,提出了被动式-主动式充液成形方案,并进行了数值模拟验证;合理的预成形凸模圆角大小是A侧长边底部圆角R=40 mm,B侧长边底部圆角R=30 mm,其他底部圆角R=15 mm。结论充液成形技术与传统拉深相比,具有一定的优势;被动式-主动式充液成形方案数值模拟结果良好;预成形形状对终成形有很大的影响,改变预成形凸模圆角可控制各侧补料量。     

2A16 铝合金锥形件多级充液热成形仿真及优化分析

目的解决2A16铝合金锥形件常温充液成形困难、表面质量差的问题。方法介绍了充液热成形工艺,并提出了3种锥形件成形方案,通过专用有限元软件Dynaform对所有方案进行了数值仿真;同时,对一步成形方案进行了试验。结果通过试验验证了有限元模型的正确性。由仿真分析可知,成形缺陷包括悬空区起皱和凹模圆角及底部破裂,一步成形方案不可取,两步成形方案均可以将减薄率控制在13%以下。起皱危险主要发生在零件法兰以下30~55 mm处。结论充液热成形与常温充液成形相比,可以显著提高材料的成形性;两步充液热成形方案可以获得2A16铝合金锥形件;预成形凸模的形状设计对零件的表面质量影响明显;最终确定用先热冲压筒形件,后充液热成形的工艺方案,来成形2A16铝合金锥形件。     

先进充液成形数控液压机及生产线

主要研究先进充液成形工艺及其数控装备在冲压生产线中的技术应用。着重探究了板材充液成形工艺,并以汽车铝合金覆盖件为研究对象,进行了充液成形数值模拟。基于充液成形工艺,研制了高端数控充液成形双动液压机,所研制的液压机具有高精度和高刚度的特点,其配备完整、独立运行、可靠性高的液压系统。采用了电-液数字化联合控制,完成对包括模具系统在内的整个工艺设备系统集中控制,真正实现了机电液及模具工艺一体化集成。天锻压力机有限公司充液成形项目团队,研制开发了以其为中心装备的管板复合式充液成形自动化生产线,同时,基于此生产线对汽车铝合金发盖内板进行了试验验证。该成套生产线的投入使用代表我国具有自主知识产权的先进充液成形生产线迈入国际先进行列。