大径厚比超薄壁筒形件变薄旋压鼓形

应用于核电技术AP1000核主泵的屏蔽套属于大径厚比超薄壁筒形零件,制造精度要求极高。文章通过实验与数值模拟,研究Hastelloy C-276合金大径厚比超薄壁筒形零件变薄旋压,分析旋轮前筒坯的鼓形现象,得到了工艺参数对鼓形的影响规律,并提出了实现稳定旋压的工艺措施。     

工艺参数对镍基合金薄壁筒旋压稳定性的影响

为实现径厚比达1 400的镍基合金薄壁筒减薄旋压,研究工艺参数对旋压稳定性的影响,建立超薄壁大径厚比筒形件旋压的数值仿真模型,分析主轴转速和旋轮进给速度等工艺参数对旋压变形稳定性的影响规律和不同工艺参数下金属材料的流变规律,结合数值模拟的结论旋压出径厚比达1 400的筒形件。结果表明:当主轴转速为160 r/min、旋轮进给速度为40 mm/min、旋轮圆角半径为6 mm,减薄率为30%、工模间隙率为5%时,旋压过程中工件内壁将出现一个均匀的锁模环,加载区局部材料在锁模环的约束下发生定向流变,使超薄壁筒形件在旋压过程中保持足够的稳定性。     

大减薄率薄壁半球形封头扩径旋压的失稳研究

法兰起皱、翘曲等失稳缺陷是影响薄壁封头精密旋压制造的重要因素。运用三维有限元软件MSC.MARC模拟大减薄率薄壁半球形封头扩径旋压过程,获得了薄壁半球形封头的壁厚及减薄率对薄壁半球形封头旋压失稳的影响规律。结果表明,壁厚越小、减薄率越大,薄壁半球形封头越容易产生法兰起皱、翘曲等失稳缺陷。提取仿真结果中的周向应力数据,分析了周向应力与法兰失稳之间的关系,得到最大周向压应力为法兰起皱失稳临界应力,并通过旋压实验进行了验证,从而为研究薄壁封头的稳定精密旋压提供理论参考。     

工艺参数对大径厚比薄壁筒形件旋压成形质量的影响研究

内径偏差和壁厚偏差是评价筒形件旋压成形质量的重要指标。针对Hastelloy C276大径厚比薄壁筒形件,建立了三维弹塑性有限元模型,采用正交设计法安排试验,研究了减薄率、进给率、坯模间隙和芯模转数对反旋成形内径偏差和壁厚偏差的影响规律。研究表明:减薄率和进给率对成形质量影响显著,而坯模间隙和芯模转数影响相对较小。随着减薄率的增大,内径偏差和壁厚偏差增大;随着进给率的增大,内径偏差减小而壁厚偏差增大;随着坯模间隙的增大,内径偏差增大;随着芯模转速的增大,内径偏差先增大后减小。     

大径厚比薄壁封头多约束旋压成形方法

大型薄壁封头具有大径厚比、弱刚性的特点,利用传统旋压加工方法易出现起皱等失稳现象。依据中心约束旋压法的成形缺陷,从能量法及金属塑性变形理论方面提出了多约束旋压新工艺方案,分析表明:多约束多道次配合作用能够增加工件成形的约束能,有效抑制法兰外缘起皱现象,成形件径厚比大,表面光洁度良好。通过逆行工程软件Poly Works进行模型重构,得到实际加工样件母线方向的壁厚数据,其壁厚分布规律表现为两端欠减薄,中间部分过减薄,旋压终端由于约束作用,壁厚增厚明显。正负壁厚偏差比稳定在15%以内,壁厚均匀性良好。     

大径厚比铜片的化学机械抛光

以次氯酸钠为氧化剂,六偏磷酸钠为络合剂,OP-10乳化剂为表面活性剂,硅溶胶为磨料配制抛光液（pH 9）,对粗抛光后的大径厚比铜片进行化学机械抛光。测量铜片抛光前后的平面度与表面粗糙度,用X射线能谱仪分析铜片表面的元素组成,用X射线衍射仪分析铜片表面的物相及残余应力。试验结果显示:铜片的平面度PV值由抛光前的4.813 μm降至抛光后的2.917 μm,表面粗糙度R_a值由抛光前的31.373 nm降至抛光后的3.776 nm;抛光前后铜片表面的元素组成及物相无明显变化,化学作用与机械作用达到了平衡,磨粒与抛光垫形成的机械作用能迅速去除铜片表面的氧化物层;且化学机械抛光显著降低铜片粗抛光后表面产生的残余应力。      

大长径比不等径筒形件旋压成形试验研究

针对大长径比不等径筒形件采用拼焊或车削预制坯后再旋压成形时存在的工艺复杂、成形精度低、产品质量差及生产效率低等缺陷,提出采用板坯卷焊成管坯后,再经过旋压成形的方法来实现其完整近净成形。对零件进行工艺分析后,确定了零件的旋压成形工艺和流动旋压方式;通过试验获得了双旋轮等距旋压道次减薄率的合理范围;采用流动旋压、旋压缩径及旋压翻边等工序,成功地加工出了高精度、大长径比不等径筒形件,使其材料利用率提高了78%以上。     

铝合金波纹管无芯模缩径旋压成形机理与规律

针对波纹管现有制造工艺存在焊缝多、周期长、成本高、焊缝区易出现扩展裂纹等缺陷,提出采用无芯模缩颈旋压成形波纹管,并基于ABAQUS/Explicit平台建立了波纹管无芯模缩径旋压的三维弹塑性有限元模型。分析波纹管缩径旋压过程中的应力应变分布规律表明,直壁区与斜壁区相交处的圆角是应力和塑性应变集中区,该圆角区域在旋压过程中易产生厚向过度减薄和拉裂。采用单因素实验设计方法获得了工艺参数对成形质量的影响显著性和影响规律,并实验验证了数值模型结果的可靠性和实用性。结果表明,芯模转速对成形质量影响最大,芯模转速增大时,工件直壁区径向尺寸与波纹中心高度的精度均会变差;旋轮圆角半径对成形质量有一定的影响,较小的旋轮圆角半径无法使材料完全达到塑性状态而产生较大回弹,最终导致较大的几何尺寸精度偏差;而较大的旋轮进给速度容易在旋轮前方产生金属堆积,易使已旋区发生过度减薄从而影响成形质量。     

大径厚比非对称5083铝合金弯管充液弯曲成形

针对大尺寸大径厚比非对称铝合金薄壁弯管弯曲成形过程中的起皱难题,提出了两端仅压板约束、两端固定约束、两端采用封头3种充液弯曲成形方案,通过有限元数值模拟分析了管件的起皱缺陷、壁厚分布以及应力状态,并进行了实验验证.研究表明:采用两端仅压板约束时,压板与管材之间的摩擦力提供的管材轴向拉应力较小,只有当充液内压大于3.6 ...     

TC4合金高温拉伸变形力学行为与微观组织演变关联研究

基于TC4合金高温恒应变速率拉伸试验和微观组织观察,研究了工艺参数对TC4合金流动应力、应变速率敏感性指数、应变硬化指数和微观组织演变的影响规律,获得了TC4合金高温拉伸变形时宏观力学行为与微观组织演变的关联机制。结果表明:当变形温度为1123~1213 K、应变速率为0.1 s-1时,TC4合金的拉伸应变不超过0.7就会出现局部颈缩并导致开裂;当应变速率为0.01 s-1、变形温度为1183 K时,TC4合金的应变速率敏感性指数m值最大,归因于该变形条件下初生α相呈等轴状且较细小;当应变速率为0.01 s-1时,随着应变增加,应变硬化指数n值呈逐渐减小的趋势,归因于加工硬化和动态软化的共同作用;随着变形温度升高,初生α相由长条状转变为等轴状,随着应变速率增加,初生α相呈现出明显的取向性,不利于晶界滑动或旋转;应变对初始α相形貌和含量影响较小,但对次生α相影响显著。     

热处理对高Ti/Al比高温合金组织和性能的影响

研究了热处理制度对一种Fe-25Ni-12Cr基高Ti/Al比变形高温合金晶界析出和力学性能的影响。结果表明,直接时效热处理条件下,热加工应力不能得到有效消除,合金的变形带密集,晶界能量较高,促进η相沿晶界析出和生长;η相两侧存在细γ’相析出薄层,该薄层可有效抑制持久晶界裂纹的萌生和扩展,显著提高持久寿命,降低拉伸屈服强度。1000℃固溶+时效处理可有效消除加工应力及变形带,降低η相的晶界形核率,并促进η相魏氏体生长,有助于提高拉伸强度,但降低持久寿命。     

CSP产线供冷轧Nb、Ti高强钢屈强比降低实践

对CSP产线供冷轧Nb、Ti高强钢屈强比降低工艺方案进行了研究,结合CSP产线特点,分析了不同卷取温度和层冷模式对冷轧Nb、Ti高强钢性能、组织及析出物的影响。结果表明,通过对CSP产线卷取温度及层冷模式的控制,可以降低冷轧Nb、Ti高强钢屈强比,且产品性能稳定。