TC4钛合金筒形件的热旋成形工艺研究

轻质、高强、耐热、耐蚀钛合金零部件在航空航天、兵器等发动机领域中具有重要的应用前景。针对一端带内法兰的TC4钛合金筒形件开展了加热旋压成形工艺研究,分析了加热温度、旋轮形状、旋压道次、旋轮进给比、壁厚减薄率等工艺参数对TC4钛合金旋压成形的影响规律,研究了旋压过程中材料出现的破裂、起皱、扭曲、扩径等现象并提出了解决措施,辅以后续精密整形和热处理工艺,制造了几何尺寸和机械性能均满足要求的TC4钛合金筒形件,为类似钛合金筒形件旋压成形提供了参考。     

TC4合金复杂型面工件薄壁旋压成形工艺

普通旋压是应用于化学容器上的TC4钛合金薄壁环形内胆最适宜的成形方法。本文制定出了钛合金薄壁环形内胆的旋压成形的合理的工艺流程——下料、剪圆（直径480mm）、正旋拉旋（加热到800℃）、退火、反旋拉旋（加热到800℃）、退火、切边。通过试验研究确定了TC4钛合金薄壁环形内胆的旋压成形的合理工艺参数，研制出了合格的TC4钛合金薄壁环形内胆旋压工件。     

12Cr18Ni9不锈钢筒形件数控旋压仿真及工艺参数优化

旋压加工是一种高效的塑性材料成形方法,尤其对薄壁筒形件、圆盘零件具有明显的优势。采用旋压加工的方法对12Cr18Ni9不锈钢筒形件进行加工仿真,针对不同的旋压工艺参数设计不同的旋压仿真方案,得出不同参数下的旋压仿真结果及旋压工艺参数的影响规律。结合正交试验方法对旋压加工工艺参数进行优化,设计了三因素两水平正交表,编制了正交试验方案,并对试验结果进行了分析和处理,得出了主次因素和最优组合,旋轮工作角为20°、旋轮圆角半径为6mm、旋压进给率为1.5 mm/s时,壁厚差变化最小,可得到较好的旋压结果,为不锈钢筒形件的数控旋压加工工艺参数选择提供依据。     

TC3钛合金喷管旋压成型

研究了TC3钛合金喷管的强力旋压加工工艺。当热旋温度为750～850℃时,平板毛坯通过一道强旋就可以加工出精度符合要求的喷管部件。对影响产品质量的参数例如旋压温度、偏离正弦律程度和旋压道次等进行了讨论。     

基于矩阵分析法的连杆衬套工艺参数优化

连杆衬套强力旋压过程中,工艺参数的选取对其力学性能的好坏至关重要。基于正交试验,采用矩阵分析法探讨了连杆衬套强力旋压工艺参数对其力学性能的影响和综合优化的问题。结果表明,工艺参数(减薄率、进给比、热处理温度)对衬套力学性能(布氏硬度、抗拉强度、伸长率)有着显著的影响,其主次顺序为:减薄率>进给比>热处理温度,并得出了强力旋压工艺参数的优化组合。     

对轮旋压的正交试验数值模拟

为研究对轮旋压工艺参数对壁厚差及扩径量的影响,根据对轮旋压的工艺特点并结合有限元平台ANSYS软件,对筒形件旋压过程进行数值模拟,建立了三维有限元模型。采用正交试验法对对轮旋压成形工艺参数进行分析,获得了影响壁厚差和扩径量的因素主次顺序。研究结果表明,对轮旋压成形过程中,影响旋压件壁厚差因素的主次顺序为:减薄率进给比旋轮圆角半径;影响旋压件扩径量因素的主次顺序为:减薄率旋轮圆角半径进给比。     

薄壁封头电磁感应加热旋压工艺

火箭燃料贮箱薄壁球面封头,由于其具有大径厚比、弱刚性的特点,利用传统旋压加工方法容易出现封头结构失稳现象。提出薄壁封头电磁感应加热旋压成形的工艺方法,采用MSC.Marc有限元软件建立了薄壁封头加热旋压三维有限元仿真模型。研究了主要工艺参数——旋压温度T、进给率f和旋轮圆角半径r对封头壁厚均匀性的影响,以及温度场对法兰稳定性的作用。结果表明:在合理范围内,提高旋压温度、增大旋轮圆角半径和减小进给率可以提高成形件质量。最终确定优化工艺参数为:r=4 mm,f=1.35 mm·r-1,T=250~300℃。通过开展封头电磁感应加热旋压实验,验证了电磁感应加热旋压工艺方案能有效抑制法兰起皱并提高工件壁厚均匀性。     

薄壁锥形件旋压成型中应力、应变场的有限元分析

应用大型有限元分析软件ANSYS10.0建立了薄壁锥形工件旋压成形的有限元模型,以显式动力学求解器LS-DYNA为基础模拟了其旋压成形过程,分析了工件成形过程中的变形和应力特点,研究了应力和应变等因素对工件成形质量的影响规律。结果表明:应力、应变图显示了成形过程中工件应变和应力的分布特点与规律,为解决工件旋压成形过程中的问题提供了依据;旋压数值模拟有助于发现旋压变形中存在的旋压成形中容易产生断裂、翻边、褶皱和失稳等缺陷问题及产生的原因;旋压力振荡和减薄率过大是工件旋压断裂的主要因素;在旋压工艺中可以通过优化减薄率、转速和进给量等工艺参数有效控制锥形工件旋压成形质量;分析结果对于旋压模具的优化设计和旋压工艺参数合理选择提供了可靠的理论基础。     

基于响应曲面法的衬套强力旋压工艺参数优化设计

连杆衬套大多采用强力旋压成形工艺,其工艺参数多而复杂,而且工艺参数耦合在一起影响着连杆衬套的力学性能。为了揭示工艺参数对连杆衬套力学性能的影响规律,应用Design-Expert 8.0软件对连杆衬套强力旋压成形工艺进行数值模拟,基于响应曲面设计法对连杆衬套在强力旋压成形中的减薄率、进给比和热处理温度3个主要工艺参数进行优化设计。将经过强力旋压后的连杆衬套抗拉强度作为优化目标响应值,采用三元二次回归方程作为软件分析的数学模型。试验数据及软件分析结果表明,当抗拉强度在605~645 MPa时连杆衬套的力学性能均能满足产品图纸要求。连杆衬套强力旋压工艺参数的优化组合为:减薄率30%、进给比0.3 mm·r-1、热处理温度275℃。     

薄壁气瓶旋压成形工艺研究

研究了旋压主轴转速、进给比、吃刀量等工艺参数对旋压成形质量的影响,分析了实际旋压成形试验对薄壁高压气瓶旋压工艺相关参数变化影响规律,得到了薄壁气瓶旋压成形的工艺参数,对薄壁气瓶旋压成形具有指导意义。