高强度铝合金管材热挤压工艺及力学性能分析

分析了高强度铝合金(7075铝合金)管材热挤压成形变形特点,对高强度铝合金(7075铝合金)管材热挤压成形进行了工艺实验研究。确定了热管材挤压成形工艺参数,分析了热管材挤压成形时挤压力变化规律,分析了变形程度对挤压后管材机械性能的影响规律。研究结果发现,7075铝合金管材热挤压成形时必须严格控制坯料温度、模具预热温度、润滑方式、挤压速度、挤压比等工艺参数。     

基于各向异性损伤理论的AZ31B镁合金管材热态内压成形性能

在对金属管材的热态内压成形加工过程中,由于镁合金相对于传统钢材体现出更为复杂的材料特性,使其在生产工艺和数值模拟等方面的研究更具有挑战性,其中破裂失效成为制约其产品质量的重要因素。通过对AZ31B镁合金的热态内压试验和有限元模拟分析,微观结构观察和相关材料常数测定,可以有效地对其材料损伤演化规律及破坏形式进行预测,预判裂纹产生的危险区域及扩展方式。研究表明,从室温过渡到300℃的范围内,AZ31B镁合金管材的成形性能随着温度提高而显著提升。为了避免在塑性成形的过程中出现弯曲起皱现象,并进一步提高成形件的尺寸精度,应该使其初始轴向进给保持在较低的状态,然后使其随着内压的增长而同步提升,并在轴向进给结束后,进一步小幅增加内压并保持。以连续损伤力学为基础,通过建立各向异性损伤的材料模型并与相关试验相互验证,能够有效地描述AZ31B镁合金的力学行为,并对其成形过程中相关的工艺参数提供依据。     

T6态7075铝合金的温拉深成形研究

温热成形是铝合金板料成形的重要方法。通过改造后的极限拉深比试验与方形盒试验,研究了T6态的7075板料在不同温度下的等温以及非等温拉深性能,并通过对成形后材料强度进行单向拉深试验,分析了经过温成形后材料强度和硬度的变化。结果表明,T6态铝合金在140～220℃左右拉深性能最好,且成形后可以保持足够的强度和硬度,所以最佳的温拉深成形温度为140～220℃。     

加载路径对AA5083管件热态非金属颗粒介质成形性能的影响

将颗粒介质作为传力介质,应用于铝合金管件内高压热成形工艺。通过热单向拉伸试验建立AA5083板材的本构模型。通过管材热态颗粒介质胀形数值模拟,结合AA5083理论成形极限图的分析,研究了不同加载路径对管件壁厚分布、管端缩料量和主应变曲线的影响规律,并进行了相应的工艺试验验证。研究结果表明,合理匹配初始压头力和管端进给量参数,使预成形管坯在胀形区形成有益皱纹,可为胀形区管坯变形提供聚料作用,从而提高管件成形质量和胀形极限。     

内高压成形机理与关键技术

在中国国家杰出青年科学基金资助项目“镁合金热态液力成形技术”、中国国家自然科学基金资助项目“轻体件高内压液力成形机理的研究”、“管材热态内压成形新方法及其机理研究”和“激光拼焊管内高压成形机理”、以及中国教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助项目“镁合金热态内高压成形机理研究”共同资助下,开展内高压成形机理及关键技术研究,在内高压成形塑性变形规律、起皱和破裂等失稳行为、提高成形极限和降低成形压力方法,以及液力胀接、热态内压成形和拼焊管内高压成形等方面取得重要进展,并在汽车和航天等领域实现内高压成形技术产业化应用,报告上述研究的理论和工程体系。 根据塑性变形特点,将内高压成形分为变径管内高压成形(IHPF of TPVD)、弯曲轴线管内高压成形(IHPF of TPCA)和多通管内高压成形(IHPF of TPB/BT)等3类,提出IHPF of TPVD由充填、成形、整形等步骤组成,IHPF of TPCA由弯曲、预成形、内高压成形等步骤组成,IHPF of TPB/BT由胀形、补料、整形等步骤组成。以此为出发点,通过实验和理论分析,研究IHPF塑性变形规律与失稳行为。     

7075铝合金的同步冷却热成形工艺

对H18态7075铝合金进行了同步冷却热成形+时效处理,研究了其宏观形貌、回弹角、显微组织和拉伸性能,并与传统冷压成形后的进行了对比,探索了7075铝合金同步冷却热成形的可行性。结果表明:同步冷却热成形工艺适用于7075铝合金,成形后试样的回弹角为0.03°,远低于冷冲压成形后的,且成形后试样不发生翘曲变形;经同步冷却热成形工艺成形后试样的显微组织与传统冷冲压成形+固溶处理后的基本一致,经120℃×24h的时效处理以后,其屈服强度和抗拉强度分别为553.98,635.08MPa,满足相关标准对T6态7075铝合金的性能要求。     

2A70铝合金转子等温闭塞式锻造工艺研究

2A70铝合金转子是导弹发动机上重要的受力构件,对组织性能的要求很高。采用等温闭塞式锻造的方法生产转子锻件。为了使成形后的锻件顺利出模,采用了组合式凹模的结构。等温成形时,进行了大量的试验研究加热温度对成形过程的影响,最终确定模具和坯料的加热温度均为435 ℃。经检测,采用所设计的工艺方案生产的转子锻件的尺寸精度及组织性能均符合设计要求,成功地解决了切削加工的转子力学性能差、不能满足使用要求的问题。     

高压热硫化橡胶

橡胶是密封材料主要品种之一。随着现代化工业的高度发展,橡胶密封制品的性能要求诸如耐热、耐磨等越来越趋于严格。高压热硫化橡胶与传统热化学硫化橡胶相比具有高的耐热性和耐磨性。使用顺丁橡胶在80MPa压力和290℃温度条件下硫化的试样进行了热稳定性研究。(热稳定性是用球状试样,在承受2MPa轴向压力条件,下升温引起的高度变化测定的)结果如图1所示。球状试样从20℃被加热到420℃的温度与高度关系曲线表明,试样被加热到360℃仅     

热成形和热处理制度对16MnR＋00Cr17Ni14Mo2复合钢板组织和性能的影响

研究了热成形和热成形后不同热处理制度对16MnR＋00Cr17Ni14Mo2复合钢板组织结构、力学性能和不锈钢耐腐蚀性的影响,并结合实际产品进行了验证,认为适当温度的热成形可以代替正火,其组织结构和力学性能优于通常的正火。1030℃加热对复层喷水是该复合板热成形后的最佳热处理制度。     

热态内高压成形工艺中粉末传压介质性能研究

为了研究硅微粉和六方氮化硼复合粉的传压性能,利用压力机对不同质量分数的复合粉在不同温度下施加压力,并利用耐高温压力传感器测量了筒壁上分布的压力。实验结果证实,加入的六方氮化硼的质量分数在2%时复合粉的传压效果最佳,同时发现温度对复合粉的传压性能影响不显著,高温下传压性能保持稳定。将该复合粉作为传压介质在500℃下进行了40Cr合金钢管件的热态内高压成形试验,获得了满意的内高压成形件。