新型低应力下料工艺实验研究与数值模拟

目的 针对金属棒料精密下料过程中坯料断面质量差的问题,提出一种新型低应力下料致裂方法。方法 利用有限元数值模拟构建低应力致裂可控旋弯下料三维有限元模型,模拟下料过程,分析缺口张角参数对下料效率的影响,并根据数值模拟结果进行相应的下料试验。结果 当缺口张角为对称45^o时,缺口根部应力集中效应最为显著,坯料断面质量较好,同时下料效率较高。结论 使用新型低应力下料致裂方法能够在提高下料效率的同时保证较好的坯料断面质量,且数值模拟结果与实验结果有较高的一致性。     

5083铝合金搅拌摩擦焊接头的显微组织与力学性能

对8 mm厚5083-H321铝合金板进行了搅拌摩擦焊接试验,研究了焊接工艺参数对搅拌摩擦焊接头显微组织和力学性能的影响。结果表明:该搅拌摩擦焊接头焊核区显微组织为细小的等轴晶组织,热机影响区为拉伸弯曲变形组织,热影响区非常窄,其晶粒尺寸与母材相当;综合接头表面形貌和拉伸性能得到较佳的搅拌摩擦焊接工艺参数为使用搅拌针为三棱形带螺纹、轴肩为内扣型的搅拌头,主轴转速为300 r·min^-1,焊接速率为120 mm·min^-1;在该工艺条件下接头表面成形良好,抗拉强度可达到母材的94.5%。     

新型低应力致裂精密下料装置试验研究北大核心CSCD

针对金属棒料精密下料问题,提出一种基于疲劳断裂的新型低应力致裂下料方法。基于旋转弯曲疲劳下料与弯曲折断下料的原理,研制相应的精密下料试验平台,并利用人为预制环状缺口的应力集中效应,通过可编程逻辑控制技术调节金属棒料的旋转速度与液压缸的输出压力,实现了金属棒料的精密下料。利用不同的工艺参数以及载荷控制曲线对304不锈钢棒料进行下料试验,获得理想的坯料断面。试验结果表明,在下降压力控制载荷曲线与旋转速度为30 r·min^(-1)的工艺参数下,304不锈钢坯料断面的凸起高度为0.765 mm、凹陷深度为0.209 mm,所获得的坯料断面能够在锻造行业中直接应用。     

新型棒料气动式可控旋弯致裂精密下料系统研制

针对金属棒料传统下料工艺存在“快而不平”、“平而不快”、材料利用率低、能耗高等问题,提出了一种综合利用预制环形槽缺口效应、微裂纹及宏观裂纹裂尖应力集中效应与裂纹控制技术的新型棒料气动式可控旋弯致裂精密下料工艺。基于该下料方法的工作原理,并结合多向径向锻机与机械式锻冲下料机工作原理,研制了相应的下料实验系统,采用PLC集中控制技术,对下料系统的气动系统输出压力和流量进行连续可变调节,实现了下料过程中下料载荷历程的稳定输入,结合所提出的“恒应力强度因子幅”下料载荷控制策略,完成了不同材质金属棒料的下料实验。实验结果表明,研制的新型棒料下料系统能对相同直径、不同材质的金属棒料进行有效下料,所得坯料质量较高,可满足后续精密塑性成形加工要求。     

304不锈钢棒气动式可控旋弯下料工艺及试验

针对金属棒料传统下料工艺存在断面质量差、材料利用率低、能耗高等问题,提出一种综合利用预制环状V型槽缺口效应、起裂微裂纹及扩展宏观裂纹裂尖应力集中效应的新型气动式棒料可控旋弯下料工艺,详细介绍了该下料工艺的工作原理。基于该工作原理研制了金属棒料气动式旋弯下料试验装置,利用材料力学强度理论与线弹性断裂力学理论,建立了弯矩载荷作用下金属棒料下料过程的力学模型,获得了环状“V”型槽根部微裂纹萌生载荷、扩展裂纹起裂载荷及瞬断载荷的理论计算公式。采用三种不同恒应力强度因子幅水平载荷控制曲线对φ30 mm直径的304不锈钢棒料进行下料试验研究,结合所提出的坯料断面评价方法及其评价指标,对下料所得坯料质量进行了量化评价。结果表明,保持裂尖处于恒应力强度因子幅水平,可以实现金属棒料的可控精密下料,断面质量和下料时间随幅值水平提高而降低,当裂尖处△K=0.7K_c时,坯料最终瞬断区最小。该下料工艺利用断裂力学理论建立旋弯下料机理,可以指导实际下料试验,为后续下料工艺数据库的建立提供理论支撑。     

6061铝合金棒滚压工艺及表面成形精度调控研究

目的 针对6061铝合金棒滚压成形工艺,研究不同滚压工艺参数对影响表面成形精度的接触深度与回弹量的影响规律。方法 基于弹塑性理论,通过耦合滚压力、滚压球半径、工件半径等关键工艺参数,建立修正Hertz接触预测数学模型,结合有限元数值模拟方法对接触深度与回弹量进行分析,并利用由滚压成形实验得到的塑性变形深度验证所构建预测数学模型的准确性。结果 当滚压力为400、500、600 N时,塑性滚压深度为33.99、44.32、52.78μm;滚压速度的变化对塑性滚压深度的影响不大,当滚压速度从500 r/min增至700 r/min时,塑性滚压深度变化不足2μm。理论分析结果与仿真结果及实验结果的误差分别为11.1%及10.9%,验证了修正Hertz接触数学模型的准确性。结论 滚压力的变化直接导致塑性滚压深度变化且塑性滚压深度与滚压力呈线性关系,滚压速度的增大对材料塑性滚压深度的影响甚小。通过修正后的Hertz接触预测数学模型能有效预测6061铝合金棒被滚压后的表面成形精度,且滚压力是影响6061铝合金棒成形精度的主要因素。     

钛合金加工过程中的表面防护

本文结合生产中遇到实际问题,简要介绍钛合金零组件在机械加工、热处理、冲压与热成型、焊接、化学加工、装配试车、检验、运输和储存、封存包装等生产过程中的表面防护方法。本文还特别提示:氯化物镀银引起的银脆也是造成承力部件断裂的原因之一。钛合金也存在银脆,钛合金零件镀银的防护方法,对于在海洋环境下服役的机械类产品,是否可取值得商榷。     

基于三维有限元的防洪闸底板内力计算方法研究

随着防洪闸等水利工程趋向于大型化与复杂化,传统方法很难准确计算大体积复杂混凝土结构截面应力应变状态。针对上述问题,根据某防洪闸工程实例,利用Midas GTS NX软件建立了防洪闸及其附属结构的三维有限元模型,模拟分析了不同工况下防洪闸闸室底板变形特征。结合基于文克勒地基梁的基床系数法和基于应力积分方法的三维有限元法,对比研究了防洪闸底板内力特性,发现基于应力积分的三维有限元法能够很好地模拟实际工程结构的受力特性,而基床系数法由于忽略了边荷载作用,低估了底板的最大负弯矩;利用三维有限元模型进一步探究不同范围边荷载单独作用下闸室底板结构变形特征与内力特性,结果表明闸室水压力和相邻闸室结构荷载的影响最大,在实际计算中垂直水流向1.5倍基础宽度范围内边荷载作用应重点考虑。