电流辅助高强钢板热成形工艺数值模拟研究

目的探究电流辅助高强钢板热成形工艺中坯料自阻加热的加热机理,揭示电一热一力三场耦合条件下金属板材的塑形变形规律,为工艺方案及工艺参数的制定提供理论依据。方法利用FEM软件对电流辅助高强钢板的热成形过程进行了数值模拟研究。结果获得了通电加热时坯料的温度场,并通过热一力耦合分析,得到了板材热成形时的应力及应变的分布规律。结论采用该加热方式可极大地提高加热速率,经过几十秒的加热即在变形坯料上获得了较均匀的温度场,满足板材热成形要求。应力、应变分析表明,加热时产生的压应力缓解了坯料变形时的应力集中,有助于板料塑性成形。     

镁合金板材超塑性成形极限的实验研究

通过超塑性刚性凸模胀形实验研究了AZ31B镁合金板材的超塑性成形极限.在变形温度为573K,初始变形速率为3.3×10-4s-1的条件下,建立了AZ31B镁合金板料成形极限实验曲线(FLC),并且得到无论在拉压变形方式或是在双向受拉变形方式下超塑性变形时,AZ31B镁合金板料发生集中性失稳的条件均是dε2=0.     

AZ80镁合金板材快速气压胀形工艺研究

快速气压胀形是一种源自超塑性气压胀形的新成形技术,为获得AZ80镁合金板材的快速气压胀形成形性能,以挤压-冷轧加工的AZ80镁合金板材为研究对象,采用半球件自由胀形实验研究了1.0 mm厚板材在250~400℃和0.4~1.6 MPa下的快速气压胀形能力,分析了半球件和盒形件的壁厚分布规律,并对快速气压胀形过程的断裂模式进行了研究.研究结果表明,AZ80镁合金板材在350℃下具有良好的快速气压胀形能力,在350℃、0.8 MPa下的胀形高度可达38 mm,高径比达到0.95,并得到胀破高度、胀形高度与胀形时间之间的关系.在此基础上,进行了1.2 mm厚板材的盒形件快速气压胀形实验,得到高20 mm的轮廓清晰、表面质量良好的胀形件.     

铝合金感应加热半固态重熔及复杂件触变成形

目的 研究铝合金半固态坯料在感应加热过程中的组织演变规律,并实现复杂构件近净成形。方法 对7075-T6铝合金挤压棒料进行感应加热条件下的半固态等温处理,观察其微观组织演变规律,并对其进行金相分析,研究晶粒粗化机制;随后采用梯度感应加热坯料进行触变-塑变复合成形试验。结果 晶粒随保温温度的升高,或保温时间的增加,尺寸逐渐增加;随保温时间的延长,晶粒圆整度逐渐增加。晶粒的长大主要以Ostwald熟化机制为主,合并长大为辅,且由于感应加热速率(5 ℃/s)较快,最终形成的晶粒较小。计算得出,晶粒在590, 600, 610, 620 ℃时的晶粒粗化速率分别为165, 226, 309, 497 μm3/s。采用梯度感应加热坯料,实现了某型铝合金尾翼构件的近净成形。结论 适用于7075铝合金触变成形的感应加热工艺参数为：在610~620 ℃下保温5~10 min。集成感应加热半固态重熔处理和触变-塑变复合成形技术,可实现复杂构件近净成形。     

镁合金双层板超塑成形/扩散连接工艺及模拟

为提高镁合金双层板结构超塑成形/扩散连接的成形质量,运用MSC.MARC有限元分析软件,对镁合金双层板结构波纹件超塑成形/扩散连接(SPF/DB)成形过程进行了三维数值模拟.在粘塑性有限元法的基础上采用罚函数方法,模拟得到波纹件在不同成形阶段的成形规律以及壁厚分布规律,并对波纹件在成形过程中潜在危险区域进行了预测,同时...     

AZ31B镁合金管材热态内压成形性能的研究

为了研究变形镁合金AZ31B管材的热态内压成形性能,通过单向拉伸测试了不同温度和应变速率下其力学性能的变化,通过胀形实验研究了温度对内高压成形性能的影响,以及相应变形条件下微观组织的变化.实验结果表明:在20～300℃时,AZ31B的屈服强度和抗拉强度随着温度的升高而降低,总伸长率随着温度的升高而提高,均匀伸长率随着温度的升高先增大后减小;当应变速率在0.001～0.1s-1时,屈服强度和抗拉强度随应变速率的增大而升高,总伸长率随着应变速率的增大而减小,均匀伸长率随着应变速率的增大先增加后减小;当温度在20～250℃时,镁合金管材的极限胀形率随温度的升高先增大后减小,在175℃时达到最大值.微观组织观察表明,175℃下不完全动态再结晶和孪晶两种微观组织的出现是使镁合金管材极限胀形率提高的主要原因.     

AZ31 镁合金板材气体胀形的模拟及成形极限的预测

建立了300℃下AZ31镁合金板材气体胀形实验方法的有限元模型,并对板材胀形过程进行了仿真分析。基于板材应变历史分析,以二阶主应变转折点作为判别准则,预测了板材成形极限应变。通过模拟结果与实验结果的对比,分析解释了不同尺寸试样的变形情况。     

模具结构对箔板电磁微成形的影响

对T2紫铜箔板进行电磁微成形实验,研究不同模具结构对材料成形性能的影响.采用激光共聚焦显微镜及轮廓仪研究不同模具结构对箔板电磁微成形的影响规律,分析模具结构对材料流动规律的影响.研究结果表明:随着电压的升高坯料出现不同程度的翘曲现象,采用凸型模具更有利于凹模内气体的排除,使得坯料能够迅速贴模;随着电压的升高材料成形性不断提高,采用凹型模具比采用凸型模具更加有利于微槽精度的提高;电磁成形制件应变分布均匀,凸型模具成形制件壁厚最小值出现在微槽侧壁,成形过程以拉深成形为主;凹型模具成形制件最小壁厚出现在微槽底部,成形过程以胀形为主.     

控制厚度分布的正反向超塑胀形的有限元分析

为研究正反向超塑胀形工艺对厚度分布的影响,应用商业有限元软件MARC对带有凹槽的深盒形7475合金零件正反向超塑胀形过程进行了有限元模拟,并对不同工艺条件下成形后零件的壁厚分布结果进行了分析.研究表明:正反向超塑胀形工艺是控制成形零件壁厚的有效途径,通过优化压力-时间曲线和反向胀形模具形状,明显改善了零件的厚度分布,达到了零件的设计要求;后处理直观地显示了该零件正反向超塑胀形的全过程,为成形提供了合理的方案;零件变形各阶段的应变速率控制在7475合金的应变速率范围内,证明压力-时间曲线设计合理.     

AZ21B镁合金塑性成形工艺探究

针对镁是密排六方结构,室温下塑性差,很难进行塑性成形,及塑性成形工艺中加热效率、生产效率等问题,通过对镁合金材料性能、模具结构、加工条件等进行研究并做实验分析,探究其加热成形工艺（以AZ21B镁合金成形电池壳为载体）,进而获得较理想的塑性成形工艺方案及其模具。该工艺的主要创新在于设计并应用了一种镁合金加热送料通道,在保...     

Influence of electric current on superplastic deformation mechanism of 5083 aluminium alloy

5083 aluminium alloy superplastic forming adopted resistance heating can not only improve efficiency and cut energy but also generate electroplastic/electrosuperplastic effect to make the material deformation possess lower flow stress and higher plasticity. By analysing the influence of current on dislocation slipping, grain boundary migration and dynamic recrystallisation, it is found that the electron wind force can enhance the mobility of dislocations; meanwhile, the current also can reduce the activation heat of dislocation motion by joule heating effect. What is more, the grain size of resistance heating forming sample is significantly smaller than furnace heating, and the cavities in the sample become small and dispersive, so the resistance heating forming specimen possesses better performance.     

基于纳米碳材料的上光机干燥源制备与研究

目的 探寻合适的纳米碳材料取代传统上光机干燥热源,使之更节能,干燥效果更优化。研究不同制备条件对该材料发热板固化和导电性的影响及其电热规律,为上光机干燥源的关键技术提供依据。方法 采用丝网印刷技术制作纳米碳材料发热板,通过分析不同碳基材料发热板的物理性能以选择合适的材料,并进一步研究其在含碳量比、烧制温度、涂层厚度下的导电性能,以及进行通电试验研究其电热性能。结果 直径为150~200 nm纳米碳纤维更适用于本文制备方法,纯净水作为溶剂调制效果良好且获取方便。纳米碳纤维发热板导电性随烧结温度升高而降低,随厚度、含碳量增加而增强。发热板电阻越高、通电时间越长、电流越大,其温升越大、产生热量越高。结论 纳米碳纤维导电性和热效率高、绿色环保,适用于制作上光机干燥设备的干燥源,以提高干燥效率、降低能耗。     

热渐进成形中加热方式及其测温方法的研究进展

渐进成形是一种先进的制造技术,可满足小批量产品高精高效的生产需求。在航天航空、电子及精密仪器领域中的部件通常具有轻质高强的特点,但在室温下整体延展性较差的材料(钛合金、镁合金、铝合金)很难通过传统的渐进成形方法来成形,使用热辅助方法就显得尤为重要。简要介绍了渐进成形技术的发展及成形原理,并综述了国内外研究学者在热渐进成形技术中使用的加热方法,将其分为两种类型:整体加热和局部加热,进一步对比分析了两种加热方式的优缺点,其中,电加热方式适用范围较广且加热温度较高,加之其设备结构简单,具有较大的应用前景。在此基础上,针对不同加热方式,综述了相应的成形装置及温度测控方式,测温方式分为接触式测温和非接触式测温。对比两种测量方法,接触式测温精度高且测温范围较大,但难以测量运动中物体的温度;非接触式测温通常用于测量运动中的物体和小范围内的温度,并且不会对被测物体的温度场造成影响,但其制造成本较高且测量精度相对较低。分析了各种成形装置及温度测控系统的适应工况,将温度控制在材料成形的最佳温度附近可以提高材料的成形性和成形精度。     

Research of thermal response simulation and mold structure optimization for rapid heat cycle molding processes, respectively, with steam heating and electric heating

The dynamic mold temperature control system is the key of rapid heat cycle molding (RHCM) technology because it significantly affects the stability of the process, productivity and the quality of the final polymer part. For this reason, the approaches and techniques for dynamic mold temperature control were discussed in this study and two different dynamic mold temperature control methods, respectively, with steam heating and electric heating were found to be very feasible in mass production. The methods and principles of mold design for the two RHCM technologies were also discussed and then several different kinds of mold structures were designed. By constructing the corresponding thermal response analytical models for these RHCM molds, the temperature responses of the molding systems in the heating and cooling process of RHCM were simulated and studied. The effects of the mold design parameters such as the insulation layer between mold plate and mold inert, and mold material, on thermal response efficiency and temperature uniformity of the two RHCM processes were analyzed based on the simulation results. The results show that the insulation layer can increase the upper limit temperature of RHCM with steam heating and improve the heating speed of RHCM with electric heating. It can also greatly decrease the energy consumption of the two RHCM processes. The heating efficiency of RHCM with steam heating can be effectively improved by increasing the thermal conductivity of the cavity/core material, while the situation is diametrically opposite for RHCM with electric heating. Therefore, we acquired an optimized mold design principle and method for RHCM with steam heating and electric heating, respectively. Finally, a new electric heating mold with a cooling plate was proposed to enhance the cooling efficiency. The thermal response of this new electric heating mold was also simulated. The simulation results show that the cooling plate can significantly improve the cooling and heating efficiency.     

MoSi_2发热元件的制备及其研究进展

比较了MoSi_2发热元件的热弯成形和挤压成形工艺方法,指出热弯成形更易获得大型尺寸和复杂形状发热元件,研究了MoSi_2发热元件的技术进展及其工业应用.研究表明,改进MoSi_2粉体的制备工艺、MoSi_2发热元件的成形工艺和冷热端的扩散接合工艺是MoSi_2发热元件改性的技术关键.提出了其未来研究发展的方向.     

渐进成形不同热辅助工艺对制件微观结构影响的研究进展

渐进成形作为一种先进的柔性成形技术获得了当今学者的广泛关注,然而传统渐进成形工艺难以对室温环境下整体延展性较差的板料进行加工成形,研究人员提出的不同类型热辅助工艺可以通过提高板料温度环境进而有效改善上述问题。对热辅助渐进成形体系进行了简要概述,按照渐进成形加热方式的不同将热辅助工艺分为热介质加热、电辅助加热、热辐射加热和其他方式加热4个大类,在此基础上综述了不同学者在热辅助渐进成形工艺方面的学术成果,并基于不同类型的热辅助工艺,结合微观层面总结了温度对板料成形性的影响。在热渐进成形加工过程中,材料处在多场耦合作用的复杂情况下,其中热场是导致板料微观组织变化的主要原因,辅助工艺提供的额外热源有利于材料组织发生演变,最终显著改善了材料的成形性,进而提高了零件的成形极限。最后,针对不同类型的热辅助方式在供热范围与温度均匀性等工艺方面不尽相同的问题,作出了简要评价。     

铝合金薄壁管热态内压成形的变形控制

薄壁管材热态内压成形时,管材内部各处受到均匀内压的作用,但是由于管材各处的温度和边界条件不同,所以将产生复杂的变形过程。讨论热态内压成形时影响管材变形的主要因素,揭示管材热态内压成形时产生不均匀变形的主要原因。在此基础上,结合实例说明如何从控制温度分布和模具约束条件2个方面来控制管材的变形。采用不均匀温度分布,可改变各区域材料的变形抗力和摩擦状况,提高管材零件的壁厚均匀性;采用局部快速加热,可实现长管状零件的局部成形而无需大尺寸的模具;采用局部模具约束,可改变不同区域变形的先后顺序、有效控制变形的不均匀性,从而提高管材的成形性能。     

Impact of Electromagnetic Field upon Temperature Measurement of Induction Heated Charges

The use of thermoelements is a commonly applied method in industry and engineering. It provides a wide measurement range of temperature, a direct voltage signal from the transducer, low cost of the thermoelement, and its resistance to many unfavorable factors which occur in an industrial environment. Unfortunately, thermoelements may not be resistant to interferences of a strong electromagnetic field because of the nature and design of a transducer. Induction heating is the most commonly used type of heating, at present, for metals. In order to guarantee the correctness of the carried out heating process, it is essential to control the temperature of the heated element. The impact of a strong electromagnetic field upon the thermocouple temperature measurement of the inductively heated elements has been analyzed in this paper. The experiment includes dozens of measurements where the following parameters have been varied: frequency of the current which feeds the heating inductor, power supplied to the heating system, geometry of heat inductor, and the charge material and its geometrical dimensions. Interferences of the power-line frequency have been eliminated in part of the carried out measurements.     

永磁涡流风力制热装置的参数设计

永磁涡流制热是利用风能的一种制热形式,因其对风质要求低、装置结构相对简单且拥有较高的制热效率,是分布式能源的有效应用。以永磁涡流制热装置为研究对象,根据电磁场原理推导制热装置运行输入转矩,将其与垂直轴风力机输入转矩进行对比,建立关于装置内部不同部件之间几何参数关系的数学模型,确定永磁涡流制热装置各部件结构参数,为永磁涡流制热装置布置的参数设计提供参考。