大尺寸钢板高频感应加热成形影响因素

为解决船用中厚钢板复杂曲面成形的问题,采用高频感应加热热源的热应力成形技术,探究了大尺寸钢板弯曲成形的重要影响因素。借助COMSOL Multiphysics多物理场仿真平台,分析了加热时间、自重、频率和加热功率4个因素对大尺寸钢板弯曲成形的影响。并通过实验验证了有限元仿真的有效性。仿真与实验结果表明:加热2 s后,钢板上表面温度和应力均有明显增加,并开始出现塑性变形;当钢板上表面最大温度达400℃之后,自重对大尺寸钢板弯曲位移有显著影响;与低频加热相比,当加热时间相同时,频率高的升温较快,但冷却时的降温也较快;随着加热时间增加,Y向位移与功率关系出现"反转"现象,为确定钢板曲面成形最佳加热时间提供理论依据。     

370 MPa级纵向变厚度耐候桥梁钢板性能及组织演变研究

为了开发桥梁用减量化、节约型绿色纵向变厚度(LP)钢板,通过合理的化学成分设计,结合鞍钢集团鲅鱼圈5 500 mm厚板生产线工艺路线,设计了合理的加热及轧制规程,成功试制出370 MPa级纵向变厚度桥梁钢板,其最大变厚度尺寸25 mm;通过拉伸、冲击、弯曲、OM、TEM等试验,检测了其组织性能。结果表明:纵向变厚度桥梁钢板具有优良的综合力学性能,随着轧制方向钢板厚度的增加,总变形量减小、终轧温度升高、冷却速率减小,钢板屈服强度有所降低,伸长率提高,抗拉强度较为稳定,-40 ℃冲击功有所波动。不同厚度处钢板金相组织分布有所不同,钢板薄端和中部为铁素体+少量珠光体及贝氏体组织,晶粒尺寸细小;而厚端位置贝氏体组织消失,晶粒较为粗大。钢板轧后空冷的析出相主要为(Nb,Ti)C,薄端析出相尺寸小、数量多,厚端析出相尺寸大、数量少。试制的LP钢板整板组织性能均匀性较好。     

筒体内壁堆焊焊后消氢感应加热温度场的数值模拟

采用有限元方法对堆芯补水箱筒体内壁堆焊焊后消氢感应加热温度场进行了数值分析。针对筒体的结构特点,设计了一种加宽的C型感应线圈。研究了感应线圈的匝数、线圈与筒体的距离、线圈电流、电流频率对筒体温度分布的影响。结果表明,感应线圈的形状决定了筒体温度场分布的形态,线圈中心对应筒体的温度比四周的温度高。线圈匝数、线圈电流和电流频率越大,筒体升温速度越快,温度分布越均匀。当线圈电流为215 A、电流频率为10 kHz、线圈匝数为15匝、线圈与筒体之间的距离为25 mm时,筒体加热时的温度分布均匀性较好,能够满足焊后消氢的工艺要求。筒体感应加热试验的结果表明,模拟温度与试验温度变化趋势相同,温度值较为吻合。     

切边模的高频淬火

50t压力机切边模（凸模）是生产钢柱式散热器用的大型关键模具，可切3mm厚度钢板，一次切边长1560mm，如图1所示。切边模用热作模具钢8Cr3制造，经淬火回火处理。成型后凸模在井式大盐炉中按常规工艺加热淬火，因尺寸厚薄相差太大，弯曲变形高达6mm，唯一的挽救办法是热校，但费电费时。为此，我们试用高额高部淬火。1工艺分析考虑到凸模主要使用部位是刃口，故改用局部高频淬火。使用200～300kHz的高频设备，局部高频加热淬火的尺寸仅为凸模厚度的1／9左右，未加热部份强度很大，不致产生变形。高频加热淬火后，表面硬度高，淬硬层获得细…     

焊接工艺对T形结构焊接变形的影响

对T形结构焊缝横向收缩和纵向收缩引起的弯曲变形进行了研究.实验材料为Q235B,焊接材料选用FA303,直径分别为2.5、3.2和4.0mm.实验结果表明,焊缝横向收缩引起的T形结构弯曲变形,对于底板尺寸600min×100mm×(4-5)mm的T形结构,焊接线能量越大,产生的焊接弯曲变形越小;而焊缝纵向收缩引起的弯曲变形,随着焊接线能量的增加,焊接弯曲变形越大;在4100-5400J/cm线能量下,采用分散跳焊的焊接顺序所产生的焊接变形小,采用从一端连续直通焊时焊接变形最大.     

T形结构焊接弯曲变形火焰矫正工艺分析

T形结构组焊后常由于焊缝的纵向或横向收缩引起弯曲变形,生产中一般采用火焰矫正法矫正弯曲变形。然而火焰矫正工艺参数较为复杂,且不易控制,因此矫正效果不理想。本文主要研究了火焰矫正加热温度、加热面积、加热位置等工艺参数对火焰矫正量的影响。选择材料为Q235B钢,底板尺寸为600mm×100mm×4mm,肋板尺寸为100mm×50mm×4mm的T形结构焊接弯曲变形构件进行火焰矫正。试验结果表明,火焰矫正温度对矫正效果影响较大,火焰加热面积随变形量的变化而变化,在相同火焰矫正工艺条件下,T形结构焊接弯曲变形以加热面积为25mm×100mm矫正效果为最好。     

感应线圈参数对钢板温度场的影响及线圈尺寸选取

以单回线型有导磁体感应器为研究对象,通过设计正交试验,运用数值模拟的方法分析了影响钢板温度场的主要横截面参数,定义了线圈横截面尺寸的5个尺寸比例系数。结果表明,影响温度场最高温度的主要截面参数依次为:导磁体单侧厚度C1、导磁体跨距a以及导磁体伸出高度C2。当导线宽度h为10~20 mm时,确定了使加热效果最好的比例系数的取值范围。     

感应线圈参数对钢板温度场的影响及选取线圈尺寸研究

以单回线型有导磁体感应器为研究对象,通过设计正交试验,运用数值模拟的方法分析了影响钢板温度场的主要横截面参数,定义了线圈横截面尺寸的5个尺寸比例系数。结果表明：影响温度场最高温度的主要截面参数依次为：导磁体单侧厚度C1、导磁体跨距a以及导磁体伸出高度C2。当导线宽度h为10～20 mm时,确定了使加热效果最好的比例系数的取值范围。     

30CrMnSiNi2A钢轴类零件感应热处理的数值模拟

利用Comsol软件对30CrMnSiNi2A钢的感应回火进行了模拟,利用控制变量法研究了感应加热过程中电源频率、电流以及线圈的结构和尺寸参数对工件内部温度均匀性的影响。结果表明,电流强度和电源频率越大,工件在感应加热过程中的升温速率越大,最终平衡温度越高,但其径向/轴向温差越大。线圈的匝数越多,工件的升温速率和径向/轴向温差越大,最终平衡温度越高。线圈半径的变化仅会对工件端部的升温速率产生影响,线圈半径越小,工件端部的升温速率越快,轴向温差越小。线圈截面外径和壁厚的变化对工件感应加热过程中的温度场没有影响。根据模拟结果的对比分析,提出了一种采用分段加热法与增设导磁体相结合的方法,对感应回火系统进行了优化。通过优化设计可使工件在感应加热过程中的径向温差基本消除,使轴向温差小于10℃。     

基于弹塑性力学的厚壁钢板弯曲成形预测与试验验证

为研究高钢级厚壁钢板弯曲成形弹塑性变形行为,基于高钢级管线钢X80板材拉伸变形行为,建立了以比例极限为分界的X80钢板弹塑性应力-应变模型。当应变ε不超过比例极限εp时,应力与应变呈比例关系,而当应变ε超过比例极限εp时,应力与应变呈幂函数关系。结合弯曲成形参数,推导出高钢级厚壁板材弯曲成形残余应变以及残余变形的理论预测模型,并进行了弯曲试验验证。结果表明:3组间距(2l=200、260及320 mm) 3组下压量(d=10、20和30 mm)共9组验证试验测得的残余应变和残余变形与理论预测模型结果较为接近,平均相对误差分别为14%和9. 3%,验证了厚壁钢板弯曲变形理论预测模型的准确性。     

板材几何尺寸对激光弯曲成形角的影响

为了研究板材几何尺寸对弯曲角的影响,采用有限元法对不同尺寸规格的DP980双相高强钢板的激光弯曲成形过程进行模拟分析,分别讨论了板材的长度、宽度和厚度变化对成形过程中的温度峰值和最终弯曲角的影响。结果表明,DP980钢板的激光弯曲成形角随着板材长度或宽度的增加而增大,随着厚度的增加而减小。当长度和宽度分别从50 mm增加至200 mm时,板材的弯曲角增量分别为6. 8%和16. 4%;当厚度从1. 0 mm增加至2. 2 mm时,弯曲角减小量为60. 3%。同时,利用最小二乘法计算出了板材的长度、宽度和厚度与激光弯曲角之间的数学关系模型。     

管材的胀形成形

一、前言承受轴向压缩的管材,当应力超过比例极限时,会产生纵向弯曲。若其细长比大,则管子象立柱那样产生横向挠曲纵弯曲变形;而当细长比小时,则产生局部纵向弯曲变形。当低碳钢,铜合金及铝合金等管材的径壁比在50以下时,则细长比小的管材会产生轴向对称的胀形成形。因此,利用这种纵向弯曲变形,能容易地实现胀形成形。但是,必须注意到这只适用于纵弯曲弧长成形;而非纵弯曲段的     

基于感应加热的镁合金带内筋筒形件热强旋旋前温度场研究

对于镁合金带内筋筒形件的热强旋成形,旋前管坯的温度场分布对成形过程中的材料流动及旋压件的成形质量具有重要影响。基于多物理场耦合软件COMSOL,建立了ZK61镁合金带内筋筒形件热强旋旋前管坯电磁感应加热模型,模拟分析了不同感应加热参数条件下管坯温度场的分布情况,并通过实验验证了模型的可靠性。研究结果表明:相比电流强度,电流频率对管坯表心温差的影响更为显著,随着电流频率及电流强度的增加,管坯表心温差均逐渐增大;感应线圈的匝数及线圈与管坯的间距对管坯表心温差的影响较大,随着线圈匝数的增大,管坯表心温差近似呈指数形式增加,线圈与管坯的间距越大,管坯表心温差越小。     

激光-电弧复合焊工艺参数对焊缝形貌的影响

以Q345B碳钢板为试验材料开展激光-MAG电弧复合焊接试验,研究各主要参数(包括激光电弧相对位置、光丝间距、离焦量等)对焊接稳定性和焊缝成形的影响规律,并验证复合焊方法用于单面焊双面成型的可行性。结果表明,当光丝间距相同时,激光在前比电弧在前的焊接熔深大;光丝间距小于2 mm时,电弧稳定,在约2 mm时熔深最大;离焦量为0 mm时,复合电弧最稳定,为-2 mm时熔深最大;当电流达到200 A以上时,电弧对激光有明显屏蔽作用。同时验证了激光电弧复合焊在单面焊双面成型工艺上具有可行性。     

热输入对7075铝合金搅拌摩擦焊接头质量的影响

对厚度6.35 mm的7075铝合金板材进行搅拌摩擦焊接,研究了焊接过程中的热输入对搅拌摩擦焊接头的表面形貌、微观组织以及焊缝孔洞型缺陷的影响。试验结果表明,当焊接热输入较小时,接头外观成型良好,无飞边的产生,而当热输入较大时,接头表面成型较差,会在接头表面细密的鱼鳞纹上产生粗糙的毛刺;接头焊核区晶粒的尺寸与焊接热输入大小有一定的比例关系,当焊接热输入越大时,晶粒直径越大;焊接热输入对焊缝孔洞型缺陷也有一定的影响。当焊接热输入不足时,可能会导致接头产生孔洞型缺陷。     

钢板高频感应移动加热成形有限元建模及模拟研究

基于Ansys-APDL语言,采用磁场与温度场耦合移动热源,对感应加热钢板进行三维电磁-热-应力耦合模拟分析。结果表明,钢板加热时温度场和钢板Y方向变形场分布都不均匀,加热最后区域均出现明显的端部效应;加热区前端的温度梯度大,尾端的温度梯度小,钢板上下表面出现较大的温差;加热区域Y方向变形量UY随加热功率的增加而增大,随加热速度v的增大而减小;随着加热功率的增大,钢板弯曲角度θ线性增大,曲率半径ρ先减小后趋于定值;随着线圈移动速度的加快,钢板的弯曲角度θ线性减小,曲率半径ρ先增大后趋于定值。     

双线圈磁流变阻尼器动力特性实验研究

设计了一种双线圈磁流变阻尼器,并介绍了其工作原理。在INSTRON拉伸机上对所设计的双线圈磁流变阻尼器的动力特性进行了试验测试,分析了双线圈通同向电流、通异向电流以及固定其中一个线圈电流,改变另外一个线圈电流这3种电流加载条件下的阻尼器动力特性,同时对比分析了不同拉伸位移和不同加载频率下的阻尼力随位移及阻尼力随速度变化的关系。结果表明:该阻尼器的零磁场强度下的阻尼力值为120 N;改变加载频率和拉伸位移,发现加载频率变化对阻尼力大小影响较大;双线圈通异向电流时的阻尼力明显大于通同向电流时的阻尼力,通异向电流1.0 A时阻尼力最大能达到1.21 k N;固定一个线圈电流,改变另一个线圈的电流,总电流相等时其阻尼力基本相等,说明所设计的双线圈产生的磁场也相等,具有较好的对称性。     

工艺因素对钛合金薄板激光焊接面外变形的影响

薄板结构焊接面外变形是制造业普遍面临的难题。本文开展了1.2 mm厚钛合金薄板激光焊接试验,研究了面外变形随激光工艺参数的变化规律。结果表明:随着激光功率增大,焊后面外变形单调增大,薄板纵向弯曲变形为其主控因素;当离焦量从1 mm逐渐增大到4 mm时,面外变形先增大后减小,当离焦量为2 mm时面外变形最大,此时的主控因素是焊接弯曲变形。不同焊速下焊缝背宽比变化趋势和面外变形变化趋势具有很好的相关性,背宽比越大则面外变形越小,此时的主控因素是焊接角变形。当装配间隙小于等于0.3 mm时不同装配间隙下试板面外变形的差异很小。     

板料高频感应热应力成形技术试验研究

文章在分析水火成形和激光热应力成形研究工作基础上,选择了钛板作为研究对象,使用自己设计的试验装置对高频感应热应力成形进行了试验研究,得到了感应加热工艺参数、冷却方式和材料性能等因素对板料弯曲变形的影响规律.结果表明:板料弯曲角度随着电流的增大或线圈移动速度的提高而先增后减;采用水冷方式能够比空冷方式获得更大的弯曲角度;板料弯曲角度随着电流频率的提高增大.     

半固态A356合金的二次加热工艺研究

在二次加热过程中,为了使坯料中的温度均匀分布并获得细小的球化组织,必须准确控制加热电流、加热时间与坯料温度之间的关系。以A356合金为对象,采用中频电磁感应器进行了二次加热工艺的研究。结果表明,对于尺寸为45mm×70mm的棒状坯料,线圈尺寸取70mm×100mm,加热路线采用三段加热+保温,经过约10min的二次加热,坯料达到了预期的状态,可以满足后续成形的要求。