超高强钢前纵梁零件冲压开裂分析与处理

目的解决780 MPa级别超强度钢板冷冲压生产汽车前纵梁时发生的冲压开裂问题。方法通过网格应变分析技术和仿真分析,研究该零件冲压开裂的原因,分析引起开裂的因素,基于CAE模型系统,研究压边力、模具间隙、坯料尺寸、材料性能对开裂的影响规律。结果降低压边力和增加模具间隙均能减轻开裂,但是无法消除冲压开裂;坯料尺寸缩小可以消除冲压开裂,但是优化坯料尺寸需要改变模具上的坯料定位器,同时增大起皱风险;通过提升材料性能可以消除开裂。结论考虑最终各方案成本,选择性能优异的材料进行生产,将冲压开裂率降低至0.6%,满足了冲压要求。     

P92钢高温拉伸断口形貌的研究

采用热模拟法进行600~1300℃温度区间P92钢的高温拉伸实验。利用SEM,LSCM对不同拉伸温度下的断口形貌及近断口组织进行分析,并对P92钢的力学性能进行研究。结果表明:P92钢拉伸时,抗拉强度由467.32MPa下降到24.32MPa,屈服强度由56.88MPa下降到1.07MPa;不同拉伸温度下,断口表现以韧性断裂为主,韧性与脆性特征共存的现象。在600~900℃时,P92钢发生了动态回复过程,断口形貌表现为韧窝特征。冷却至室温,P92钢近断口处组织均为马氏体+残余奥氏体组织+M7C3+MC+M23C6+M6C+M3C型碳化物。随着温度升高,P92钢发生了动态再结晶,断口形貌以塑孔为主。P92钢近断口处组织为马氏体+残余奥氏体组织+MC+M6C型碳化物。     

拖拉机前梁断裂原因分析

拖拉机在运行过程中前梁突然发生断裂。采用化学成分分析、金相组织检验和断口分析等方法,对断裂前梁进行了分析。结果表明,前梁非焊接部位存在异常焊点,造成该处材料脆性增加,在冲击载荷作用下,已存在的脆性组织便发生开裂,随着冲击次数不断累积,最终导致前梁断裂。     

矿石冲击下自卸汽车车箱底板纵横梁开裂和断裂原因分析

针对重型自卸汽车车箱在装载矿石过程中出现的车箱底板纵横梁异常开裂和断裂问题,应用HyperMesh有限元软件建立了以板壳单元为基本单元的车箱有限元分析模型,并针对装载矿石的特点建立了矿石有限元模型,采用显式动态有限元法,以ANSYS/LS-DYNA为求解器,求解了不同质量的矿石从不同高度下落对车箱底板的冲击响应。结果表明：车箱底板纵横梁异常开裂和断裂是底板纵横梁连接部位冲击应力值大于材料的最小抗拉强度产生的,这与实车车箱底板纵横梁开裂和断裂情况相吻合。当车箱底板厚度为16mm,下落矿石质量超过0.3t之后,开裂和断裂处最大应力已大于底板材料的屈服强度（345 MPa）或最小抗拉强度（470 MPa）。为避免出现车箱底板大梁异常开裂和断裂现象,在确定的车箱底板厚度条件下,应限制装载矿石的质量和下落高度。     

流量计导压管断裂失效分析

某化工厂工艺管线上的316不锈钢材质的孔板流量计导压管断裂,导致介质泄漏发生火灾。为查明其失效原因,对断裂的仪表管进行成分、硬度、金相、断口形貌和腐蚀产物分析,确认仪表管发生断裂的原因是在安装应力、震动和环境中Cl元素的共同作用下,先发生了应力腐蚀形成裂纹源,裂纹达到门槛值后又以疲劳形式扩展,最终导致开裂。     

中间相沥青基碳/碳复合材料的组织与性能

以3K PAN基碳纤维为增强体,以中间相沥青为基体前驱体,采用压力浸渍-碳化工艺制备出2D中间相沥青基碳/碳复合材料.研究分析了材料的偏光组织结构、弯曲性能及弯曲断口形貌,结果表明:基体碳的组织结构随碳化压力的不同而变化,低压时以小域组织为主,高压时以广域流线型组织为主;材料的抗弯强度、密度随碳化压力的增加而增高,最高抗弯强度可达278MPa;断裂特征与材料的密度、界面结合状况有关,密度较高、界面结合适中时,弯曲断口以纤维断裂、纤维拔出为主,材料具有韧性断裂特征.     

回火温度对600 MPa级薄钢板显微组织和强韧性的影响

为了分析回火温度对薄钢板显微组织和力学性能的影响,对6mm厚的钢板进行了淬火和回火的热处理。实验结果表明,淬火后薄钢板抗拉强度达到600 MPa以上,显微组织为马氏体和贝氏体,中部与边部无明显差异。回火温度对钢板表面硬度影响甚微,延长回火后保温时间有利于提升钢板韧性。淬火加低温回火后的拉伸断口呈现韧性断裂特征。采用实验所用的淬火及热处理工艺,可以提升钢板的力学性能和表面硬度,以及改善钢板组织和性能的均匀性。     

ф710mm走轮开裂原因分析

ф710mm走轮在未经使用情况下发生严重开裂.为确定走轮开裂原因,进行了工艺调查和解剖分析.通过SEM观察,可知主断口微观形貌符合白点断口特征.低倍检验轮毂部位有白点裂纹.低倍试样的断口面有白点亮斑,亮斑宏、微观形貌符合白点断口特征,断口表面附近有呈穿晶分布的锯齿形裂纹,裂纹内及其周围未见明显的非金属夹杂.踏面硬度高达390HBS,超过工艺规定的上限360HBS.由此认为,走轮的开裂是由白点引起的,而白点裂纹的形成与走轮材料的含氢量、热处理工艺欠妥导致较大的内应力等因素有关.     

温度对V-5Cr-5Ti合金拉伸性能及组织结构的影响

对真空自耗重熔制备的V-5Cr-5Ti合金进行了室温到1150℃温度范围的拉伸性能测试,获得了不同温度下的拉伸应力应变曲线,用SEM和光学显微镜对断口形貌和金相组织进行了观察,分析了温度对断口形貌和组织的影响。结果表明:V-5Cr-5Ti合金的屈服强度和极限强度总体上随温度升高而降低,但在300℃到700℃之间出现应变失效效应,断裂伸长率随温度升高而降低,断面收缩率随温度升高先增大再而降低,在400℃时断面收缩率最大;温度较低时塑性变形以滑移为主,温度较高时以晶界开裂为主,并伴随有晶界熔化的现象,高温断口表现为韧性断裂为主,具有韧性与脆性共存的现象。     

氢气环境下2205双相不锈钢的氢致开裂研究

为了研究氢气环境下双相不锈钢疲劳裂纹萌生和扩展的影响规律,建立氢气环境下双相不锈钢疲劳应变组织演化—氢致开裂之间的关联机制,在5 MPa氢气和5 MPa氮气2种环境中对2205双相不锈钢试样进行了慢应变速率拉伸和疲劳裂纹扩展速率试验。结果表明：在氢气环境下,2205双相不锈钢在慢应变速率拉伸过程中的氢脆敏感性不高,而在疲劳过程中氢脆现象显著,5 MPa氢气环境下2205双相不锈钢的疲劳裂纹扩展速率比氮气环境中的快18倍;氢气能够促进2205双向不锈钢疲劳裂纹尖端周围组织的局部塑性变形,并进一步导致氢致开裂。在氢气环境下2205双相不锈钢疲劳变形过程中,不同的相结构其氢致开裂机理也不同,铁素体相容易形成河流状花样断口形貌(解理断口),而奥氏体相断口形貌多呈现平行的滑移带特征,奥氏体相在铁素体相的解理开裂过程中对裂纹具有阻碍作用。     

高锰奥氏体低温钢拉伸断口开裂原因分析

采用光学显微镜、扫描电镜和力学试验的方法,分析了高锰奥氏体低温钢拉伸断口开裂的原因,结果表明,Mn、S元素存在严重偏析,生成的MnS夹杂物在轧制过程中形成MnS偏析带,MnS偏析带与基体的结合力较弱,在颈缩过程中形成的三向应力作用下,拉伸断口开裂。      

电流辅助高强钢板热成形工艺数值模拟研究

目的探究电流辅助高强钢板热成形工艺中坯料自阻加热的加热机理,揭示电一热一力三场耦合条件下金属板材的塑形变形规律,为工艺方案及工艺参数的制定提供理论依据。方法利用FEM软件对电流辅助高强钢板的热成形过程进行了数值模拟研究。结果获得了通电加热时坯料的温度场,并通过热一力耦合分析,得到了板材热成形时的应力及应变的分布规律。结论采用该加热方式可极大地提高加热速率,经过几十秒的加热即在变形坯料上获得了较均匀的温度场,满足板材热成形要求。应力、应变分析表明,加热时产生的压应力缓解了坯料变形时的应力集中,有助于板料塑性成形。     

铜钢复合板弯片成形数值模拟与成形试验

铜钢复合钢板HALF弯片弯曲半径小,冲压成形变形量大,易出现复合界面开裂、脱层问题.采用ABAQUS三维有限元软件对HALF弯片热成形过程进行数值模拟,分析了600℃、700℃、800℃、900℃成形温度下弯片应力、弯片厚度及复合界面选定点应力,并进行了铜钢复合板HALF弯片热成形试验,测定复合界面结合率与剪切强度.结...     

BS600高强钢油罐车罐体轻量化研究

目的 为了有效降低油罐车的能源消耗和污染物排放,完成油罐车罐体减重30%的轻量化目标。基于有限元仿真与试验,验证使用高强钢替代罐体原材料实现油罐车轻量化方案的可行性。方法 利用ANSYS有限元软件,在3种不同工况下,对使用新材料的罐体进行强度、刚度分析;基于仿真结果,对3.5 mm厚的BS600高强钢板材进行焊接试验、金相组织观察以及拉伸试验,以评估BS600钢的焊接性能;对焊接后的BS600钢材进行小件和大件的弯曲试验,以验证BS600钢的弯曲性能。结果 在3种工况下,罐体的最大应力为288 MPa,小于材料的许用应力,罐体强度满足要求;罐体的最大变形量为5.92 mm,刚度满足要求;焊接后拉伸试样的抗拉强度为720～730 MPa,高于母材强度;焊接接头断口的断裂特性为韧性断裂与脆性断裂的混合断裂;弯曲后的小件BS600板材未出现裂纹,弯曲后的大件罐体焊缝缺陷数量较少,焊缝质量良好。结论 所设计的高强钢材料的厚度符合罐体各工况要求,高强钢的成形工艺可行性良好。罐体减重能达到30%,具有良好的工程应用价值。     

CVD SiC fiber-reinforced barium aluminosilicate glass—ceramic matrix composites

Unidirectional CVD SiC (SCS-6) monofilament reinforced BaOAl₂O₃2SiO₂(BAS) glass—ceramic matrix composites have been fabricated by a tape lay-up method followed by hot pressing. The glass matrix flows around fibers during hot pressing resulting in nearly fully dense (95–98%) composites. Strong and tough composites having first matrix cracking stress of 250–300 MPa and ultimate flexural strength as high as 900 MPa have been obtained. Composite fracture surfaces showed fiber pullout with no chemical reaction at the fiber/matrix interface. From fiber push out, the fiber/matrix interfacial debond strength and the sliding frictional stress were determined to be 5.9 ± 1.2 MPa and 4.8 ± 0.9 MPa, respectively. The fracture surface of an uncoated SiC (SCS-0)/BAS composite also showed fiber/matrix debonding, fiber pullout, and crack deflection around the fibers implying that the SiC fibers may need no surface coating for reinforcement of the BAS glass-ceramic. Applicability of micromechanical models in predicting the first matrix cracking stress and the ultimate strength of these composites has also been examined.     

拉深成形对于Q&P980高强钢氢致延迟断裂影响的实验研究

目的从整车厂应用的角度出发,基于拉深工艺,研究QP980高强钢的氢致延迟断裂敏感性。方法选取1.6 mm板厚的QP980高强钢,进行拉深系数为0.56和0.63的两种冲杯实验,以电化学充氢结合摄像头定时拍摄的方法,并结合ABAQUS软件计算杯口应力集中处的应力和应变。结果对于1.6 mm板厚的QP980高强钢,在拉深试样杯口边缘应力集中处,应力大致在900～1000 MPa范围,而应变大于等于0.32,则必然发生延迟开裂;若应变小于等于0.23,则延迟断裂敏感性较低。结论应力和应变同时影响高强钢的氢致延迟断裂敏感性,即对QP 980(1. 6 mm厚度)零件,当拉深边缘应变小于0.23,则该位置氢致延迟断裂可能性低;若应力集中处残余应力达到900 MPa以上,应变达到0.3以上,则该位置氢致延迟断裂敏感性高。此结论对工程应用判断拉深零件氢致延迟断裂有一定指导意义,     

结构钢开裂准则及断裂试验分析

为探寻结构钢开裂机理及抗断设防,给出了结构钢在应力三轴空间的广义屈服轨迹方程。结合古典强度理论和现代损伤力学对金属屈服和断裂解释的力学原理,基于三向等拉伸应力状态下结构钢屈服和宏观脆断重合性假设,导出了结构钢在应力三轴空间的开裂准则。在结构钢开孔板的单向等速拉伸断裂试验中,较为精确地测量了初始开裂时的加载位移及全程载荷-位移曲线。试验结果显示,初始裂纹位于孔边且扩展迅速。通过对结构钢开孔板断裂试验的数值模拟分析,对比验证了该开裂准则的普适性及精度。最后,给出了结构钢广义屈服和开裂模型的物理解释及抗断设防。     

热处理对选区激光熔化17-4PH不锈钢力学性能的影响

对选区激光熔化成形的17-4PH不锈钢分别进行真空热处理、热等静压高压淬火处理和组合热处理(热等静压固溶后快淬和马弗炉时效后水冷),在1040℃固溶处理2 h和在480℃时效4 h,观察其显微组织并研究了热处理对其力学性能的影响。结果表明,17-4PH不锈钢由回火马氏体和淬火马氏体组成,热处理后沉淀相弥散分布于晶粒内部,其颗粒尺寸为100~150 nm。真空热处理使合金内部孔隙的尺寸减小到3~7 μm,而热等静压使内部孔隙几乎完全闭合,使钢的密度基本上达到理论值。真空热处理+水淬使沉积态17-4PH不锈钢的抗拉强度和硬度都显著提高(分别提高到1300 MPa和448.5HV);热等静压在提高沉积态17-4PH不锈钢抗拉强度的同时使其延伸率显著提高到22.4%。断口分析结果表明,沉积态和热等静压样品的断口形貌为典型的韧性断裂,热等静压样品的韧窝更深、尺寸更大。真空热处理和组合热处理样品的断口形貌具有部分脆性断裂的特征且出现裂纹,与沉积态相比塑性略有降低。     

600MPa级钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究配置600 MPa级钢筋混凝土柱的抗震性能,对5个配置600 MPa级钢筋混凝土柱和1个对比普通钢筋混凝土柱进行低周往复荷载试验;分析了钢筋强度、箍筋间距和轴压比对试件破坏形态、滞回性能、承载力及延性、耗能性能以及刚度与强度退化的影响。研究结果表明:试件仍主要发生弯曲破坏,但600 MPa级纵筋与混凝土间出现了明显的粘结失效,且纵筋容易断裂;提高钢筋强度,试件的承载力和能量耗散均显著增加,但延性和耗能能力有所降低;而增大箍筋间距会明显降低试件延性和耗能能力,加快试件后期的强度衰减,但基本不影响承载力。总体上看,600 MPa级钢筋混凝土柱具有较好的抗震性能,能通过合理的设计将其应用于抗震结构中。