TA2钛管加工工艺优化

为了简化φ89 mm×2 mm的TA2钛管加工工艺路线以及提高生产效率,通过改变管坯规格和减少轧制道次的方法,对原始工艺进行了优化.经过对挤压比、开坯轧制力和开坯轧机模具的承载能力进行校核,确定了较优的工艺路线.经过工艺优化,φ89 mm×2 mm钛管生产的原材料损耗减少了约1％,轧制道次减少了1道次,设备资源利用率显著提高,模具磨损减少,生产效率提高了3倍.     

TA2钛管电接触式退火工艺研究

采用电接触式快速加热法对TA2纯钛管材大气下退火的可行性及工艺进行了尝试，试验证明，采用该方式在1min～2min内将管坯加热至700℃-800℃，保温：1min所获得的再结晶组织与力学性能与常规真空退火的相当，满足纯钛管材国标力学性能要求。其管材表面氧化轻微，对酸洗及刮修难度无影响。管材可进行较大变形量的后续加工，达到了中间及成品退火的目的。     

TA2纯钛表面激光气体氮化工艺研究

采用Nd:YAG激光器在氮气环境中对TA2纯钛进行激光气体氮化处理,研究了不同工艺下TA2纯钛表面激光气体氮化层的宏观形貌、物相组成、显微组织、硬度及摩擦磨损性能。结果表明,经过激光表面氮化处理后,氮化层与基体之间为冶金结合,氮化层的组织主要由细小的、枝晶状的Ti N构成。激光离散氮化可显著降低材料表面的摩擦系数,提高材料的耐磨性能,且氮化强化区域的分布越密集,摩擦系数值越小,耐磨性越好。激光离散氮化还可以提高加工效率,抑制裂纹的萌生。     

预应变对工业纯钛TA2疲劳裂纹尖端应变场的影响

钛制承压设备在制造和服役过程中会产生塑性变形,影响其抗疲劳性能。为了研究预应变对工业纯钛TA2疲劳裂纹扩展行为的影响,本文对原始材料、预应变量为10%、20%和30%的材料进行疲劳裂纹扩展试验,结合数字图像相关(Digital image correlation, DIC)技术获取裂纹尖端应变场,研究预应变对裂纹尖端应变场的影响。结果表明：随着预应变量的增加,稳态疲劳裂纹扩展阶段的扩展速率减小,裂纹张开位移减小,裂纹张开载荷增大,裂纹尖端塑性区、塑性变形量以及循环塑性应变累积量均减小。因此预应变抑制了裂纹尖端的塑性变形及循环塑性累积,致使裂纹闭合效应愈加明显,从而抑制了裂纹的扩展。研究结果对钛制承压设备的安全评定具有参考意义。     

厚壁Gr.3钛管轧制工艺研究

设计了两种氧含量的Gr.3管材,并按照Gr.3厚壁钛管的变形工艺,截取各道次加工过程中管材的变形锥体,依据一定的规律截取锥体上不同部位的断面,检测断面的显微硬度并得到不同氧含量管材的硬度在整个变形过程中的分布曲线,对照各个部位的显微组织,分析了硬度分布曲线与轧制变形过程之间的规律及相互关系,发现当变形量在10％～20％以下时,断面上的硬度有较大差异,氧含量越低,该现象越明显;氧含量的提高加大了断面上沿壁厚方向变形的不均匀影响,厚壁Gr.3管材在变形过程中,其变形量应大于35％,送进量宜小,曲线尤其是内孔曲线平缓对管材质量的提高有帮助.     

厚壁Gr.3钛管轧制工艺研究

设计了两种氧含量的Gr.3管材,并按照Gr.3厚壁钛管的变形工艺,截取各道次加工过程中管材的变形锥体,依据一定的规律截取锥体上不同部位的断面,检测断面的显微硬度并得到不同氧含量管材的硬度在整个变形过程中的分布曲线,对照各个部位的显微组织,分析了硬度分布曲线与轧制变形过程之间的规律及相互关系,发现当变形量在10%～20%以下时,断面上的硬度有较大差异,氧含量越低,该现象越明显;氧含量的提高加大了断面上沿壁厚方向变形的不均匀影响,厚壁Gr.3管材在变形过程中,其变形量应大于35%,送进量宜小,曲线尤其是内孔曲线平缓对管材质量的提高有帮助。     

工业纯钛TA2室温蠕变条件下裂纹尖端的参量表征与估算

通过试验、理论分析和有限元模拟对工业纯钛TA2室温蠕变条件下裂纹尖端应力应变场的参量表征及估算进行了研究。试验研究表明,在室温条件下,工业纯钛TA2存在明显的第1阶段蠕变现象。理论分析和有限元模拟表明,对TA2裂纹体进行保载时,裂纹尖端的应力应变场为HRR场,提出采用与时间相关的J积分来表征,并给出了估算方法。通过有限元计算,获得了TA2室温蠕变条件下CT试样的时间相关J积分值,论证了采用J积分来表征室温蠕变条件下TA2裂纹尖端应力应变场的合理性。将有限元计算与估算方法获得的J积分进行了比较,验证了估算方法的有效性和准确性。     

钛管表面轧制摩擦痕处理研究

XпT60轧机在轧制钛管时,管材表面出现摩擦痕,分析了轧机及轧辊的工作过程和出现摩擦痕的原因,提出了解决方案,经过实践验证切实可行。     

钛及钛合金轧制棒材孔型设计探讨

通过对轧制孔型的研究探讨,从不同的角度对比,选择出较为合理的孔型系.对粗轧孔型和精轧孔型进行了论述,选择和设计了新的孔型系.生产实践表明,采用椭圆孔型代替以前的菱形孔型,可明显改善产品的内在质量和外观质量.新孔型系是一套比较理想的、实用性较强的孔型系.     

工业纯钛TA2电镀槽大型裂纹的焊接

通过对工业纯钛TA2电镀槽焊缝大型裂纹产生的原因和纯钛的性能及焊接特点的分析，提出了消除纯钛焊缝大型裂纹，保证焊接质量的工艺措施，并成功地应用于工业纯钛TA2电镀槽的焊接。     

钢坯表面横裂纹在轧制过程中的演变及遗传性研究

在连铸过程中,由于受多种因素的影响,钢坯表面会不可避免地形成周期性排列的横裂纹,如果这些横裂纹能在轧制中消失,将会大大提高生产效率和经济效益。通过DEFORM-3D软件和实验室轧制模拟了棒材轧制过程,分析了孔型对钢坯表面横裂纹的影响,得到了钢坯表面横裂纹在棒材轧制过程中的演变规律。     

基于有限元方法的TA2筒形件多道次旋压成形过程

基于工厂生产实际情况,建立筒形件旋压过程数值模拟的几何模型。选择ABAQUS/Explicit单元库里的四节点薄板单元,采用中间轴网格划分技术对几何模型进行网格划分,并对筒形件旋压在数值模拟过程中采用自适应网格划分。针对TA2钛合金建立合适的材料本构模型,有效地处理了加载、边界约束及求解过程当中最佳的时间和步长。利用接触理论和经典的库仑摩擦定律处理模拟过程中旋轮与筒壁的接触与摩擦问题,最终完整地建立了符合实际的TA2旋压成形过程的有限元模型。通过对ABAQUS/Explicit软件的二次开发,研究旋轮进给曲线优选问题,并且建立了数据后处理自动分析模块,从而使整个模拟过程的效率提高2倍以上。     

TA1-Al双金属复合管冷推弯模拟及试验

为探讨TA1-Al双金属弯头管件的塑性成形规律,采用有限元模拟首先确定双金属复合管推弯成形的界面结合强度临界值,其次研究轴向推制速度、摩擦因数对界面最大剪切应力及复合弯头壁厚分布的影响。模拟结果表明,复合弯头推弯成形的临界结合强度为50 MPa。另外,要制备界面无分层的复合弯头,推制成形速度和摩擦因数应分别小于10 mm/s和0.125。复合弯头在几何尺寸及壁厚分布方面,实验结果与有限元模拟值基本吻合。     

纯钛TA2表面等离子Nb合金化工艺研究

研究了纯钛TA2表面等离子Nb合金化工艺实验。分析了预轰击时间、放电气压、源极电压、工件电压、工件温度和保温时间等参数对渗层Nb含量的影响,在此基础上得到优化的工艺参数。结果表明:预轰击时间较长能够获得Nb含量较高的渗层;气压65 Pa可以得到最佳质量的渗层;合理的源极电压为600～500 V,工件电压为400～200 V;温度、时间的影响规律符合一般的扩散定律,适宜的处理温度为1000℃,保温时间为4 h。     

TA2管材平锥模热挤压成形过程的有限元模拟

为了优化TA2钛管挤压模具结构,本文建立了TA2管材的平锥模热挤压有限元模型,分别对挤压温度为600℃、650℃、700℃,挤压速度为50mm/s、100mm/s、150mm/s,平模长度为7%D、9%D和11%D,模角为55°、60°、65°、70°的挤压模型进行了模拟,研究了诸参数对金属钛流动及挤压力的影响.以切头率、压余比和挤压力系数最小为评判标准,得出平锥模的平模长度为9%D,模角为60°时结构最优的结论.     

TA18钛合金导管的内径滚压连接工艺

针对TA18钛合金导管开展了内径滚压连接工艺研究,研制了基于扭矩控制的滚压连接专用设备,实现了难变形钛合金导管的内径滚压连接成形;同时掌握了成形扭矩与连接件管端伸出量和连接件内径的关系,指出管端伸出量和连接件内径与成形扭矩呈线性递增关系,确定了最佳成形扭矩;采用痕迹法作为连接组件配合面密接度的检测试验方法,检测结果表明,管套与堵头之间的密封面沿圆周无间断,密接度达到100%。所研制的钛合金导管内径滚压连接件通过了配合面密接度检测和28 MPa液压系统性能验证,达到了28 MPa液压系统的性能要求。     

航空用TA18管材加工工艺研究

通过选用不同成分配比的TA18管材,对其进行轧制,在不同变形量、不同退火温度下,研究其成分、变形量、退火温度与力性之间的关系,得出了不同成分与力性的关系、不同变形量与力性的关系曲线、不同退火温度与力性的关系曲线,发现其成分中V,Al含量的变化对力性会产生不同的影响,Al对强度的提高和塑性的下降影响较大;当化学成分(质量分数,%)在一定的范围(Al:2.8～3.2,V:2.30～2.70,O:0.07～0.09)时,利用基本相同变形量(50%～70%),且变形时Q≤1.14时,采取两种不同的退火制度(380～580℃,650～750℃),可以得到满足现有美标及军标标准要求的强度级别的TA18管材。     

TA2与T2异种金属焊接的工艺研究

通过对TA2与T2的性能分析和试验，确定了焊接方法及焊接工艺参数，获得了优质的焊接接头，解决了TA2与T2异种金属焊接的技术难题，并成功地应用于化工设备的制造。     

铜管四辊行星轧制过程有限元模拟分析

文章借助大型非线性有限元分析软件MSC.Marc,建立了铜管四辊行星轧制三维弹塑性有限元模型,并对四辊行星轧制过程进行了热-力耦合分析。获得了四辊行星轧制过程中铜管横断面的变形过程以及管坯温度场分布,并对轧制过程中轧辊受力进行了分析。将模拟结果与实验进行对比,认为该有限元模型可靠,且具有一定的精度,可用于铜管四辊行星轧制工艺参数的优化,并对模具设计具有一定指导意义。