铸态高强铝合金筒形件强力热反旋显微组织演化

针对铸态7075铝合金筒形件进行多道次强力热反旋实验。结合显微组织分析和晶粒尺寸测试实验,研究了工艺参数对显微组织的演化规律。结果表明,原始坯料晶粒粗大,但分布均匀;旋压变形后,晶粒变细,共晶相组织分布不均匀;随着第4道次压下量的增加,筒形件晶粒越细;随着筒形件预热温度的升高,晶粒尺寸先减小后增大;当芯模转速从100 r·min~(-1)增至200 r·min~(-1)时,其晶粒尺寸减小的幅度比芯模转速从200 r·min~(-1)增至300 r·min~(-1)时略大;进给速度在60 mm·min~(-1)到100 mm·min~(-1)范围内,晶粒尺寸在前半段减小的幅度比后半段减小的幅度略小;随着摩擦系数的增加,晶粒尺寸逐渐增大。     

基于最大m值法的超塑性胀形最佳压力加载方式

采用最大m值法拉伸试验获得了随应变变化的最佳应变速率关系曲线,以控制钣金超塑胀形气压加载,使得板料变形集中部位的实际等效应变速率等于变化的最佳应变速率,而非等于恒应变速率拉伸获得的最佳应变速率定值,从而获得比目前基于恒应变速率超塑胀性更优良的成形性能。以2A12铝合金为研究对象,采用最大m值法拉伸实验获得其最佳应变速率关系曲线,以控制超塑性胀形,并与恒应变速率胀形进行比较;为改善壁厚均匀性,设计了正反胀形模具与工艺,并结合有限元软件MSC.Marc 2010,对整流罩进行单向和正反向胀形模拟,并进行实验验证。结果表明,对于单向胀形,基于最大m值法的简化应变速率胀形,其成形时间仅为760s,较恒应变速率胀形3 360s大幅缩短,而二者的减薄率分别为70.4%和70.9%,在降低减薄率的同时,极大的提高了胀形效率;基于最大m值法的简化应变速率正反胀形,零件最小壁厚为1.157mm,较基于最大m值法的简化应变速率单向胀形零件的最小壁厚0.887mm有一定程度增加,而不均匀性则由69.97%降为28.9%,有效改善了壁厚均匀性;实验证明,采用最大m值法的胀形件的最小壁厚有所提高,均匀性得到了有效改善,且壁厚分布与模拟结果相吻合。     

基于浮动凹模和约束分流的直齿轮精锻试验与数值模拟

针对直齿圆柱齿轮精锻中存在成形不足和变形力过大的问题,基于约束分流原理,以某减速直齿圆柱齿轮(模数2.5,齿数18,齿厚16mm)为例,采用工业纯铅试样,对其精锻成形工艺进行了试验,分析了小芯棒约束分流下坯料孔径对成形过程的影响,提出了一种结合浮动凹模结构的改进方案,保证金属充填性且降低工作载荷,并进行了试验验证;以此方案为基础,应用DEFORM-3D软件对45钢试样的精锻成形过程进行了数值模拟,获得了良好的齿形。     

电子束非穿透焊接匙孔行为数值模拟及气孔抑制方法

针对航空发动机常用非穿透焊锁底接头电子束深熔焊易出现气孔缺陷的现象,建立了一个可描述电子束焊接过程瞬态匙孔和熔池动力学的三维数学模型,对焊接过程进行了模拟。对比实验和模拟结果发现,电子束非穿透深熔焊接气孔产生的根本原因是匙孔不稳定塌陷形成空穴,空穴被凝固前沿捕获所致。对脉冲电子束焊接过程进行模拟发现,随着电子束脉冲频率增加,匙孔稳定状态增强,当频率达到1 000 Hz时,匙孔始终处于动态稳定的平衡状态,此时能有效控制焊缝气孔缺陷。该研究为指导电子束深熔焊接气孔缺陷抑制提供了理论依据。     

陶瓷/金属连接界面残余应力缓解策略研究

随着服役环境恶劣化和加工制造复杂难度增加,对陶瓷/金属异质结构综合性能提出了更高的要求。目前钎焊技术被广泛应用于陶瓷与金属异质材料连接,而二者焊接接头残余应力缓解难题非常棘手。残余应力对陶瓷/金属连接性能有极大影响,其大小受多种因素影响,因此系统概述陶瓷与金属焊接残余应力状态与分布规律,从工艺参数优化、施加中间层、复合钎料和表面结构设计4种缓解途径进行系统评述,最后展望了未来陶瓷/金属异质结构残余应力研究面临的机遇和挑战。     

摩擦对铸态铝合金筒形件多道次强力热反旋鼓包的影响

铸态铝合金筒坯与模具接触摩擦是导致筒形件多道次强力热反旋成形不均匀变形的主要因素之一,在很大程度上决定着筒形件旋压过程中鼓包等缺陷的控制与消除。文章基于ABAQUS/Explicit有限元平台建立了该成形过程可靠的三维热力耦合有限元模型,分析了多道次强力热反旋成形中摩擦对鼓包的影响规律和作用机理。结果表明,随着旋轮与毛坯件间摩擦系数的增大,第一道次、第二道次和第三道次筒形件鼓包高度变化程度小,只有微小的减小,第四道次先减小后增大;随着芯模与筒形件间摩擦系数的增大,第一、二、三、四道次鼓包高度先减小后增大。研究结果为铸态铝合金筒形件强力热反旋成形极限中摩擦的选择提供依据。     

2198铝锂合金板材温热成形极限实验研究

采用化学腐蚀网格法,通过刚模胀形实验和网格应变测量分析系统,研究了2198铝锂合金板在温热状态下的成形性能,获得了不同温度下的成形极限图。结果表明,温度显著影响2198铝锂合金板的成形极限曲线,随着温度的升高,合金成形极限曲线逐渐上升,合金塑性成形性能增强。同时,建立了不同温度下2198铝锂合金板成形极限的计算模型。     

熔模精铸型壳性能强化的研究现状

近净形熔模精铸是一种少切削的特种铸造方法,广泛应用于批量生产航空航天、汽车等领域的复杂结构件,对型壳性能提出了更高的要求。针对熔模精铸型壳性能,较全面地论述了耐火材料、粘结剂及添加物对型壳性能强化的研究现状。     

Ti含量对A357铝合金组织与力学性能的影响

以A 357合金为对象,研究了Ti含量对其组织与力学性能的影响。结果表明,A 357合金铝液中加入Ti,可以使铝液在较小的过冷度下出现大量细小的非自发晶核,抗拉强度和相对伸长率都随着Ti加入量的增加而增大。当Ti含量为0.14%时,合金的抗拉强度和相对伸长率最好,分别为311.26 MPa和3.3%。     

基于复化Cotes积分和神经网络的稳定铣削工艺参数多目标优化方法

铣削过程再生颤振严重影响工件表面质量和生产效率,准确高效地识别铣削颤振稳定域并合理选择工艺参数是抑制颤振、提高生产效率的关键步骤。当前对考虑稳定性约束下的多目标铣削工艺参数优化研究仍然缺乏系统且完整的解决方案。为此,基于复化Cotes积分和神经网络并结合NSGA-Ⅱ遗传算法建立一种稳定铣削工艺参数多目标优化方法。其中基于复化Cotes积分法提出了一种新的铣削稳定域预测方法来获得二维稳定性叶瓣图(Stability lobe diagram,SLD),收敛性分析表明新方法具有更快的收敛速度。考虑径向切深不确定性得到由离散三维SLD曲面构建的铣削稳定域神经网络预测模型。最后,分别以材料去除率、刀具寿命作为效率、成本目标,采用NSGA-Ⅱ遗传算法建立稳定铣削工艺参数的优化模型。与经验方法对比显示,优化后的铣削方案可以提高8.4%的材料去除率和16.3%的刀具寿命。结果表明不仅可以通过更加准确地判断铣削稳定性来保证加工质量,而且能够为高效率低成本的铣削确定工艺参数提供科学理论指导。