圆柱体镦粗应力场的力学分块积分计算及扩展应用

冷镦钢产品的冷镦性能是通过圆柱体试样在平板间镦粗来检验的。镦粗过程中试样内部的变形应力分布的规律，可以用来分析材料顶锻开裂产生的原因，从而采取针对性措施改善产品冷镦性能。本文用回归的方法得到变形体轮廓曲线的方程，并采用微积分的方法建立了柱体在平板间镦粗过程的变形体连续微分力学模型。描述了圆柱体在平板间镦粗过程中变形体内部及表面应力场的分布及应力状态。并描述了镦粗过程中变形体轮廓曲线与镦粗比的相对关系，利用圆柱体镦粗应力场的积分方法对不同镦粗比下的变形体的应力场进行计算，得到变形体应力场与镦粗比之间的变化关系。     

圆柱体镦粗应力场的力学分块积分计算及扩展应用

冷镦钢产品的冷镦性能是通过圆柱体试样在平板间镦粗来检验的。镦粗过程中试样内部的变形应力分布的规律，可以用来分析材料项锻开裂产生的原因，从而采取针对性措施改善产品冷镦性能。用回归的方法得到变形体轮廓曲线的方程，并采用微积分的方法建立了柱体在平板间镦粗过程的变形体连续微分力学模型，描述了圆柱体在平板间镦粗过程中变形体内部及表面应力场的分布及应力状态，并描述了镦粗过程中变形体轮廓曲线与镦粗比的相对关系，利用圆柱体镦粗应力场的积分方法对不同镦粗比下的变形体的应力场进行计算，得到变形体应力场与镦粗比之间的变化关系。     

还原冷轧过程中带钢表面形貌演变规律

 利用四辊轧机对氢还原后的热轧带钢试样进行了5道次冷轧试验,采用扫描电镜对试样冷轧前后的表面形貌进行了跟踪观察,采用TR200型粗糙度测量仪测量了轧制前后试样的表面粗糙度轮廓,研究了不同轧辊表面粗糙度和润滑条件下试样表面形貌的演变规律。结果表明：还原后的热轧带钢试样再经过5道次冷轧,试样表面的大部分缺陷被压平,未被压平的缺陷转变为显微凹坑残留在轧件表面;随着轧制道次增多,轧件表面光洁度提高;干摩擦条件下,试样表面裂纹的压平程度比油润滑条件下更好,表面残留的显微凹坑少且浅,但辊痕相对较多。     

表面加工方法对TC4钛合金表面完整性及高周疲劳性能的影响

研究了磨削、一次喷丸、二次喷丸3种表面加工方法对TC4钛合金表面完整性及高周疲劳性能的影响规律,采用白光干涉仪、X射线残余应力测试仪对经不同方法加工的试样的表面形貌、表面粗糙度和表面残余应力分布等表面完整性参数进行了表征。采用旋转弯曲疲劳试验机分别测试了不同方法加工的光滑试样(应力集中系数Kt=1)和缺口试样(Kt=2)的旋转弯曲疲劳S-N曲线。结果表明,相比磨削,一次喷丸和二次喷丸处理后TC4钛合金光滑试样和缺口试样的疲劳极限均显著提高,TC4钛合金的疲劳缺口敏感性下降。另外,二次喷丸的疲劳极限增益效果优于一次喷丸的,原因是二次喷丸在TC4钛合金表面形成了更优的残余压应力场分布和更低的表面粗糙度。     

激光冲击强化对Ti-6Al-4V合金表面完整性及疲劳性能的影响

研究了激光冲击强化处理对Ti-6Al-4V合金表面完整性及疲劳性能的影响。采用表面粗糙度仪、显微硬度计和X射线衍射残余应力仪分别对激光冲击强化前后Ti-6Al-4V合金表面完整性进行了表征。在PQ-6旋转弯曲疲劳试验机上测试了经激光冲击强化处理的Ti-6Al-4V合金107周次条件下的疲劳极限,用扫描电镜分析了疲劳断口形貌,探讨激光冲击强化机制。结果表明,激光功率密度越大,表面粗糙度越小,表面残余压应力和表面硬度值越大,残余压应力层和硬化层深度越深;与原始试样相比,激光冲击强化试样的疲劳极限提高了33.3%,原因是激光冲击强化可以显著降低合金表面的粗糙度,改善合金的表面完整性,产生深层的残余压应力场和表面硬化层,将疲劳裂纹源由表层转移到次表层,有效地抑制了疲劳裂纹的萌生和扩展,从而提升合金的疲劳抗力。     

基于光塑性法研究圆柱体镦粗变形的应力分布规律

采用聚碳酸酯圆柱体试样进行镦粗实验,并以光塑性法对实验结果进行分析,再以有限元工艺仿真软件DEFORM模拟的等效应变图加以验证。实验结果可知,变形体内部呈现出3个不同的变形程度和应力状态的区域,和传统的镦粗理论相符合。这表明采用光塑性法可以更加直观地观察圆柱体镦粗内部的应力分布规律,这对进一步分析镦粗内部应力应变场有重...     

粉末烧结体镦粗致密与成形的有限元分析

粉末锻造因同时具有粉末冶金和锻造工艺的共同优点已被证实为一种提高烧结制品密度和强度的有效方法。本文选择典型的镦粗工艺对烧结的致密与成形行为和规律进行研究，提出了多孔材料的致密模型并简要介绍了多孔材料的塑性理论。然后，采用有限元法模拟了不同镦粗压下量的烧结坯的致密与成形过程，密度与等效应变分布的一致性结果表明，烧结坯的致密强烈依赖于材料的塑性变形。此外，塑性变形过程中的平均应力也对烧结坯的致密产生一定程度的影响。通过对冶炼材料的镦粗变形比较发现，烧结坯较易满足屈服条件而发生塑性变形且成形力较低，但因存在内何加工硬化现象而使成形力增加较快。     

喷丸处理对TiAl合金拉伸性能的影响

采用氧化锆颗粒在不同喷射压强下对成分为Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr(%,原子分数)的铸造TiAl合金进行喷丸处理实验,分析试样表面状态变化及其对室温拉伸性能的影响,结果表明,喷丸处理增加了表面粗糙度,改变了试样的表面形貌,使表面损伤痕迹的大小和方向均发生变化,且在试样的表面形成残余压应力,这些表面性质的改变程度均随喷射压强的提高而增大;喷丸试样的抗拉强度因表面压应力的存在而有所提高,但由于表面损伤和表面压应力的综合作用,其室温拉伸塑性在1×105Pa喷射压强下增加,而在2×105 Pa和2.5×105Pa的喷射压强下回落到原拉伸塑性水平.     

W-40%Cu热加工摩擦因子与换热系数测定

对W-40%Cu(质量分数)粉末烧结材料在热加工数值模拟过程中需要确定的坯料与模具间的界面摩擦因子,以及与空气、模具间的换热系数进行了测定.摩擦因子直接通过圆环镦粗实验来确定.采用DEFORM软件对坯料传热过程中温度的变化进行了模拟,并将模拟得到的温度变化曲线与实际传热实验中获得的温度变化曲线相比较,确定了坯料在不同条件下的换热系数.结果显示,坯料在无润滑时与模具间摩擦因子为0.36,在石墨油润滑时为0.11;与空气自然对流换热系数取0.021N/(s·mm·℃),与模具无润滑剂接触时换热系数取0.11N/(s·mm·℃);加石墨油润滑且接触应力很小时取0.62N/(s·mm·℃),随着接触面应力从0.06MPa增大到90MPa,换热系数逐渐从3.4N/(s·mm·℃)增加到11N/(s·mm·℃).     

塑料模具钢镦粗过程内部空洞缺陷的有限元模拟

利用JmatPro软件模拟计算718类塑料模具钢(3Cr2MnNiMo)热物性参数。应用ABAQUS有限元模拟软件建立模具钢镦粗过程中孔洞模型,模拟不同压下率条件下孔洞的闭合规律。模拟结果表明:孔洞闭合分为开始闭合、闭合加速和闭合减速3个阶段;孔洞闭合的2个主要影响因素为孔洞表面等效应变ε_e、静水压力与等效应力之比σ_m/σ_e;随着孔洞所处位置不同,孔洞闭合度不同,根本原因为孔洞所处位置的等效应变不同。所得结果对于塑料模具钢实际锻造生产过程具有指导意义。     

不锈冷轧带钢表面光洁度的控制

在生产中，不锈冷轧带钢的表面光洁度一般用粗糙度进行控制，其粗糙度越低，光洁度越高。应使用低粗糙度和低微小缺陷面积率的不锈热轧带钢，高的总压下量，低粘度轧制油和平整率达到1％的工艺轧制可获得较高光洁度的不锈冷轧带钢。高速钢轧辊轧制的不锈冷轧带钢的光洁度优于模具钢轧辊。     

冷轧板表面纵向条纹缺陷成因分析

利用扫描电镜及能谱分析仪对纵向条纹缺陷进行了检验分析,结合生产工艺排查,认为纵向条纹是由于冷轧板表面粗糙度不均,造成乳化液轻度残留引起的亮度差异。热轧来料原始粗糙度、冷轧辊粗糙度、冷轧轧制速度是影响纵向条纹缺陷的主要原因。生产中根据不同钢种、不同冷轧板表面状态来设定平整工艺,对已形成的纵向条纹缺陷有一定的修复作用。     

表面缺陷和夹杂物影响冷墩钢冷墩性能的比对试验

以比对试验为基础,运用断裂力学原理分析了表面缺陷和夹杂物对冷墩钢冷墩性能的影响,通过分析得知冷墩钢冷墩开裂的主要原因是钢材表面存在折叠、划伤、发纹等表面缺陷,冷墩变形时缺陷底部产生切应力集中且梯度较大,使变形局部化,造成脆性开裂。而夹杂物的弹性模量和缺口敏感系数较小,切应力集中不足以导致变形局部化,对冷墩性能的影响不显著。     

炉前全氧测定钢样制备方法探讨

影响炉前钢样全氧含量检测准确性的因素较多,以前的研究多集中于分析方法的建立以及样品的前处理等方面,而对样品制备方面的探讨较少。试验探讨了对炉前钢样在车削过程中是否加冷却液、样品表面粗糙度、以及是否锻造对全氧分析结果的影响,并提出了切实可行的解决方案。通过将样品加工为不同粗糙度等级并进行全氧含量分析,扫描电镜在放大相同倍数的情况下表征未经锻造工艺加工的样品、经锻造工艺加工的样品以及标准样品的内部形貌,同时分析锻造工艺对样品均匀性的影响,将分析结果与国标方法的精密度比较,未见样品表面粗糙度在小于6.0 μm的情况下对检测结果的影响,而锻造工艺对全氧分析结果的稳定性存在影响,未经锻造加工和经锻造加工样品的相对标准偏差(RSD,n=9)相差13.6%,通过实验确定了测定全氧的样品需保证表面氧化皮去除干净并经锻造工艺后,氧分析结果稳定,可信度高。     

基于辊缝动态摩擦方程的铝板冷轧机垂振机理分析

针对高速铝板轧制过程中频繁出现的冷轧机垂直振动现象,结合轧制工艺润滑原理和机械振动理论,建立基于辊缝动态摩擦方程的轧机垂直振动模型.该模型由辊缝几何形状模型,轧辊-轧件工作界面的动态摩擦模型,变形区内的正向轧制应力、摩擦应力分布模型,以及单机架铝板冷轧机二自由度垂向系统结构模型组成.同时,为研究轧辊-轧件工作界面动态摩擦机制影响下的冷轧机垂振机理及系统稳定性,采用某厂单机架铝轧机设备及工艺参数,搭建Matlab/Simulink平台,分别模拟仿真轧制压力和正向轧制应力曲线,验证该模型的有效性;并讨论分析了变形区混合摩擦状态,轧辊-轧件表面粗糙度、轧件入口厚度与系统稳定性的关系.      

Surface Integrity Assessment Upon Electric Discharge Machining of Die Steel Using Non-Destructive Magnetic Barkhausen Noise Technique

Surface integrity characterization of manufactured component is very important as it significantly affects the in-service performance of the component. Till now, surface integrity was evaluated using conventional measurement technique like microhardness tester, X-ray diffraction, optical microscopy and surface roughness tester. But, this technique being laboratory based cannot be used for in-service monitoring of the surface integrity. The present study focuses on the characterization of surface integrity upon electric discharge machined sample using non-destructive magnetic Barkhausen noise technique. Electric discharge machining was performed in die-sinking mode on die steel using copper–tungsten electrode (negative polarity). Experiment was performed by selecting different levels of peak current, gap voltage and pulse on time. Surface integrity characteristics like microhardness change, residual stress, microstructural alteration and surface roughness were analysed using microhardness tester, X-ray diffraction, optical microscopy and surface roughness tester, respectively, and were then correlated with magnetic parameter like root mean square value and peak value obtained from Barkhausen noise signal. The results show a good correlation between magnetic parameter (RMS and Peak value) of Barkhausen noise with the microhardness and surface roughness of the machined sample.

     

Measurement and Analysis on Hardness and Residual Stress of Heavy Forging after Heat Treatment

Ｔｈｅｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｈｅａｖｙｆｏｒｇｉｎｇｓ ,ｉ.ｅ .ｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ ,ｉｓｔｈｅｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｈａｔｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓｔｈｅｆｉｎａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｆｉｎａｌｐｒｏｄｕｃｔ .Ｔｈｅｍａｉｎｐｕｒｐｏｓｅｏｆｔｅｍｐｅｒｉｎｇａｓｔｈｅｌａｓｔｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔ ,ｉｓｔｏｒｅｌｉｅｖｅｏｒｒｅｄｕｃｅｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｓｔｒｅｓｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄｄｕｒｉｎｇｑ…     

基于圆环压缩和挤压–模拟法的Zr-4合金塑性成形摩擦因子测定

采用圆环压缩法和挤压–模拟法测定Zr-4合金有润滑条件下的摩擦因子,讨论了2种方法所测定摩擦因子存在差异的原因。研究结果表明,在模具（砧面）粗糙度Ra = 0.6 μm、实验温度700～800 ℃的条件下,采用圆环压缩法获得的Zr-4合金与模具的摩擦因子为0.18～0.27,摩擦因子随实验温度的升高而增大。挤压温度为750 ℃时,采用挤压–模拟法获得的热挤压平均摩擦因子为0.35。测试结果存在较大差异的原因,是由于挤压过程润滑剂的剪切速率较圆环压缩实验大得多,且挤压过程中润滑剂所受压应力约为圆环压缩实验中的两倍,从而导致润滑剂黏度的增大,表现为摩擦因子较高。圆环压缩法获得的摩擦因子更适合于Zr-4合金的锻造等热加工工况。      

Effect of Shot Blasting and Shot Peening Parameters on Residual Stresses Induced in Connecting Rod

This paper investigates the effect of shot blasting and shot peening parameters on residual stresses induced in connecting rod. Compressive residual stresses are induced using shot peening to increase fatigue life of connecting rod. Shot peening is also responsible for increase in surface roughness. Surface roughness is detrimental for fatigue life of the connecting rod. This necessitates shot blasting to reduce surface roughness. Shot peening and shot blasting processes are analysed to find optimum process parameters which will induce required value of compressive residual stress on the surface of connecting rod. Compressive residual stresses induced in the connecting rod specimen have been experimentally measured using X-ray stress analyser. The experimental results have been analysed using grey relational analysis to find optimum values of process parameters for target value of compressive residual stress and surface roughness. The experimental investigation and the analysis of it have resulted in achieving the desired value of compressive residual stress, which is 10.5% higher over the existing connecting rod. Surface roughness also decreases to 3.84 Ra which is 8.5% lesser than specified value to achieve better fatigue life.