模具初始温度对U形件热冲压机械性能的影响

利用拉伸实验获得了USIBOR1500P应力-应变曲线,采用有限元软件开展U形件热冲压成形工艺参数的数值模拟研究,分析模具初始温度分别为25,100,180℃时冲压件的最终组织结构,包括马氏体和维氏硬度。模拟结果表明:马氏体含量和维氏硬度值随着模具初始温度的升高而降低。     

热冲压模具钢组织和性能研究

采用金相显微镜、X线衍射(XRD)对不同热处理工艺的热冲压模具钢组织进行观察和分析,比较冲击韧性、硬度以及摩擦磨损性等性能,得到热冲压模具钢最优热处理工艺.研究表明:经过不同温度的热处理后,热冲压模具钢组织为回火马氏体和少量碳化物等,经过1 050℃淬火,560、585和560℃回火后模具钢的晶粒较细,提高了钢的整体强韧性,使其冲击韧性的平均值达到11.97 J/cm2,高于另外两种热处理工艺;经过1 030℃淬火,560、600和560℃回火后模具钢的平均维氏硬度(HV)为537.23;经过1 020℃淬火,560、600和560℃回火后模具钢的摩擦因数最小,耐磨性最好.DEFORM-3D软件模拟十字件拉深过程中,上模底端的圆角处以及底端圆角与侧棱交汇处的弧形曲面更容易发生磨损,下模上表面以及上端圆角与侧棱交汇处的弧形曲面更容易发生磨损.     

核电SA508-3钢在不同冷速下的显微组织

针对由某公司生产首次应用到核电上的SA508-3钢,采用膨胀法在Gleeble1500D热模拟机上测定了其焊接连续冷却转变的膨胀曲线,结合显微组织和硬度,获得了每个冷速下对应的相变点温度.结果表明,在0.015～0.05℃/s冷速范围内.为高温转变的铁素体和珠光体区,0.1～7℃/s冷速范围内,为中温转变的贝氏体区,20～80℃/s的冷速范围内,为低温转变的马氏体区;随着冷却速度的增大,硬度值也越来越大,0.015℃/s对应的硬度值为199 HV,80℃/s对应的硬度值为546 HV,这为制定合理的焊接工艺提供了依据.     

超高强钢热成形奥氏体化加热参数的优化

以汽车用高强钢22MnB5为研究对象,采用金相显微镜、激光共焦扫描显微镜、洛氏硬度仪等分析手段对热成形中加热参数进行研究。结果表明:对于2mm厚的22MnB5板材在热成形过程中,奥氏体化最佳的加热温度为950℃,保温时间为5min。采用优化后的加热工艺参数进行汽车防撞梁热成形试验,试验件的微观组织为均匀的马氏体组织,抗拉强度达到1500MPa以上,显微硬度在450HV以上,完全满足实际要求。     

汽车超高强钢防撞梁热成形试验

以汽车用超高强度钢22MnB5为研究对象,采用直接热成形工艺和间接热成形工艺进行汽车防撞梁成形试验。采用金相显微镜、显微硬度仪和万能拉伸试验机等分析测试手段对成形件的组织、力学性能进行了分析。探讨了直接、间接热成形工艺对成形组织及力学性能的影响。结果表明,成形件的微观组织为理想的板条状马氏体,抗拉强度达到1500MPa以上,硬度在450HV以上,完全满足生产要求,实际生产中可以根据情况选择合适的成形工艺。     

基于性能梯度分布的硼钢热冲压工艺对形状精度的影响

为探究性能梯度分布的热冲压零件的回弹机理,采用模具分区加热技术,对USIBOR1500P硼钢板进行U形件热冲压试验,并采用NDI三坐标测量仪PRO CMM3500分析了不同保压压力和模具温度下冲压件热区、冷区及过渡区的回弹规律,零件组织采用扫描电子显微镜进行观察。试验发现:随着保压压力的增大,热区、冷区和过渡区的回弹角均减小;随着模具温度的升高,冷区回弹角基本不变,热区和过渡区回弹角均减小,且过渡区的回弹程度在同样条件下比冷区和热区小。组织分析结果表明:马氏体组织越多回弹越大,贝氏体组织越多回弹越小。     

超显微硬度法研究SiCp／6066铝基复合材料微区硬度变化

对喷射共沉积后经挤压的SiCp/6066铝基复合材料,通过采用超微硬度法测量其微区的硬度变化,观察其显微组织。结果表明：在SiC颗粒分布密集处,基体超显微硬度值HV为143．2,而在SiC颗粒分布稀疏处,硬度值HV为107．2,二者之间有明显差距。这是由于分布密集的增强体SiCp周围局部基体应力场应力集中更剧烈而使超显微硬度值提高,此外还测量了由于热收缩应力引起SiCp周围应力场的变化而导致的微区硬度的变化。在SiC颗粒附近基体硬度值较高,HV达105．8而离SiC子距离大于其颗粒半径的基体中,硬度较低,HV约变81．7,SiCp造成基体中应力场的叠加可使基体中出现张应力区。此外,通过测量复合材料超显微硬度值的变化,分析了残余应力对喷射共沉积复合材料微区一些力学性能的影响。     

薄壁管轴压精密成形过程中的无模约束自由变形特征

以实验研究和有限元数值模拟相结合的方法,对管轴压成形无模约束自由变形规律进行了研究.发现无模约束自由变形区的形状主要受管坯直径和模具圆角半径的影响;自由变形区的形状与模具圆角的形状差别较大,并且在成形达到稳定状态之前的过程中仍不断变化;模具的圆角半径r对自由变形区形状的影响较大,存在一个临界模具圆角半径r0.当r＜r0时,相对间隙△/2r＞1,自由变形区的卷曲半径大于模具圆角半径;当r＞r0时,△/2r＜1,自由变形区的卷曲半径小于模具圆角半径.     

CLAM/15-15Ti异种钢TIG焊接头热处理前后组织演变

为探究马氏体钢与不锈钢焊接接头的组织演变及硬度特征,采用钨极氩弧焊对中国低活化马氏体(CLAM)钢和15-15Ti不锈钢进行焊接。接头热处理前后的显微组织和硬度进行对比。结果表明,焊态焊缝由板条马氏体+少量δ铁素体组成,硬度在407 HV～463 HV之间。CLAM钢热影响区分为完全淬火去和不完全淬火区,不完全淬火区有明显的软化现象,15-15Ti不锈钢热影响区是整个接头硬度最低的区域。热处理后,接头高硬度区减小,焊缝组织转变为回火马氏体,析出物增多,硬度相比焊态下降了约20%。     

3Cr2W8V压力机凹模的强韧化处理

将3Cr2WSV钢制207轴承套圈塔形成形凹模(以下简称207凹模)的淬火温度提高到1150℃,回火温度提高到670°～680℃(回火后硬度降到HRC37～39),可显著提高模具的强韧性,消除了早期脆断,模具寿命由平均2000件提高到6000件。试验结果表明:模具材料的K_(IC)值可以较准确地反映出207凹模的抗脆断能力,α_K值则不能。3Cr 2W8V钢淬火回火后的K_(IC)值与硬度(HRC)值有一定的关系,回火到HRC40以下,可使3Cr2W8V的K_(IC)值大幅度增高。     

镁合金板材冲压成形工艺及极限拉延比研究

对镁合金筒形件冲压成形进行了实验研究，确定了镁合金筒形件拉延成形工艺参数．镁合金筒形件拉延成形时，坯料加热温度范围300—400℃，模具温度范围170—210℃，镁合金板材极限拉延比达到2．2；当成形温度低于200℃时，拉延件易产生断裂缺陷，当成形温度高于400℃时，将产生氧化现象，且易起皱；极限拉延比的影响因素主要有坯料加热温度、模具温度、润滑剂选用、模具结构等。     

基于Simufact的低温环境T形平角焊的温度场仿真

在低温环境下焊接时,为了防止冷裂纹的产生,运用Simufact-Welding软件对T形接头用焊条电弧焊在环境温度为-15℃时进行了焊接仿真,分析了焊件预热到80℃和未预热时的温度场.结果表明:未预热情况下焊件的温度范围为-14~1 330℃,焊缝处的最高温度为1 330℃;预热情况下焊件的温度范围为62~1 402℃,焊缝处的最高温度为1 402℃;焊件预热时的t8/5时间比未预热时的t8/5时间长,同理,焊缝处的变形量增大,除焊缝起始点和终止点外,其余采样点处的等效应力减小.因此,合理地控制预热温度,适当增大t8/5时间,有利于缓解接头的冷却速度,减小淬硬倾向.     

40Cr钢加碳激光合金化研究

对40Cr钢进行表面加碳激光合金化处理,得到深0.25-0.35mm的白口铸铁层,白口铸铁层主要由莱氏体和树枝状结晶组织组成,晶粒明显细化,显微硬度高达1200HV以上,热影响相变区组织为马氏体,并存在有针状马氏体到隐晶马氏体的分层,硬度为710－780HV,比常规淬火明显提高,采用高的激光密度,快的扫描速度,有助于晶粒的细化,从而使硬度提高。磨损实验表明,白口铁层的磨损性能比常规淬火样品提高约50％。     

精轧前控冷温度对钒氮微合金抗震盘螺组织性能的影响

对预精轧后钒氮微合金化HRB400E抗震钢筋进行淬水试验,研究淬水时间对钢筋表面温度、金相组织、硬度的影响.结果表明,HRB400E抗震钢筋φ20 mm试样在水中的冷却时间应控制在1～3s之间才能保证其良好的入精轧温度范围,在1 010℃保温20 min水冷到室温,在钢筋中会形成少量马氏体、魏氏组织,维氏硬度453 HV.     

热处理对2524铝合金显微组织及力学性能影响

在400℃下对铸态2524铝合金进行轧制成形,总变形量为90%,采用光学金相显微镜、拉伸试验机等设备检测轧制板材显微组织及力学性能.研究结果表明：随着固溶温度的升高,Al2Cu,Al2CuMg等第二相粒子数量逐渐减少,在490℃～500℃下基本固溶进铝基体中,其显微硬度值随着固溶温度的升高逐渐增大,当固溶温度为490℃时其显微硬度值为131.4 HV;2524铝合金轧制板材经490℃/20 min＋190℃/22 h处理后,其抗拉强度为485 MPa,延伸率为13.5%.     

6005A铝合金CMT焊接接头微观组织和疲劳裂纹萌生

使用冷金属过渡(CMT)焊接技术对6005A铝合金进行焊接,获得成形良好的焊接接头.应用光学显微镜、显微硬度仪、扫描电子显微镜和能谱分析仪研究接头的微观组织、硬度和疲劳性能.结果表明:接头焊缝区以小尺寸的等轴晶和胞状树枝晶为主;熔合区存在明显的熔合线;近熔合线附近的热影响区中晶粒发生明显的粗化.接头显微硬度显示,热影响区中软化区是整个焊接接头的最薄弱区域.维氏硬度(HV)最低,为55,焊缝区为70.疲劳试样表面分析发现焊缝中存在长条状的第二相粒子,经能谱分析为AlSiFe相,在循环载荷的作用下,该相内部萌生了微裂纹,但并未扩展,说明该相对接头的疲劳性能影响不大.     

铝合金三角板热锻模具设计及工艺分析

对铝合金三角板进行热锻工艺性分析,设计了热锻工序件和模具,采用数值模拟分析模具和工艺设计的合理性.模拟结果表明:对于薄壁铝合金锻件而言,温度过低,会使成形载荷剧增且导致锻件表面开裂;温度过高,会导致锻件性能下降;合适的锻造温度为450~480℃.此外,当预锻和终锻飞边厚度分别设置为2 mm和1 mm时,能够兼顾成形载荷和切边变形等主要工艺的质量.     

超大口径药形罩强力旋压应力应变场有限元分析

药型罩应力应变场的分布规律分析是研究其成形机理的基础和前提。基于ABAQUA/Explicit平台建立超大口径药型罩强力旋压三维有限元模型,通过数值模拟对药型罩强力旋压成形过程应力应变场的分布规律进行了分析,研究表明,药型罩的圆角处和接触区应力值较大,在强力旋压过程中该区域容易破裂,实际生产中应予以关注。     

材料特性对锆合金带材冲压成形影响的数值模拟研究

锆合金带材是核电中常用结构材料,影响其冲压成形性的因素有很多。本文采用有限元模拟的方法,结合典型的冲压件结构,重点研究材料性能参数对锆合金带材冲压成形的影响。结果表明,工件接近底面圆角处厚度最小,减薄最多,为最容易开裂位置;冲压过程有限元模拟预测裂纹位置与实际相符,在凸模圆角处为双向拉伸;在凹模圆角处介于纯剪切与单向拉伸之间;在近凸模圆角位置为单向拉伸而后转为平面状态,到达破裂区。当材料各向异性参数r值一定时,随着硬化指数n值增大,壁厚减薄越少,壁厚分布更均匀;n值一定时,塑性应变比各向异性度Δr较小的带材冲压时破裂倾向也较小。所以控制带材的硬化能力和各向异性行为可改善带材冲制性能。     

热成形中材料热物性参数对Beck反算KIHTC的影响

为探究22Mn B5钢板热冲区过程中影响换热强度因素、准确求解KIHTC,利用Beck反算法,准确求解热成形22Mn B5高强钢在冲压淬火过程中的界面换热系数KIHTC,并分析了模具和样件热物性参数的改变对KIHTC的影响.研究中利用自制圆台试验模型和自主开发的Beck反算法程序,分别通过选取不同模具材料(45号钢、H13钢)的方式和通过选用淬火过程中有马氏体相变的22Mn B5钢与无相变的AISI-304不锈钢对比的方式来分别研究模具热物性参数的改变和硼钢淬火马氏体相变过程热物性参数的改变对热成形工艺中KIHTC的影响.分析结果表明:22Mn B5钢样件与45号钢模具间的KIHTC要比与H13钢模具间的KIHTC大,其中导热系数的改变对KIHTC的改变起主导作用;马氏体相变的发生,对KIHTC产生正向增益的效果,且增益量约30.2%,同样,相变前后导热系数的差异对KIHTC的改变起主导作用.