GH4169镍基高温合金薄壁钻削过程中的应力及变形研究

利用ABAQUS有限元仿真软件建立了镍基高温合金GH4169薄壁件钻削模型,分析钻削GH4169薄壁件过程中的薄壁变形和应力变化。根据钻削过程中钻头下方工件材料的应力及变形特点将其钻削过程分为5个阶段:第1阶段,工件变形以整体弹性下凹变形为主,并在钻头横刃旋转接触圆形区域下方发生了局部塑性形变;第2阶段,在制孔区以塑性变形为主,在非制孔区弹性变形量大于塑性变形量;第3、第4、第5阶段工件变形相差不大,在孔口边缘形成了较大的材料外翻,其余部分形成了一定的塑性变形。在钻头横刃刚与薄壁件接触时,钻头横刃与薄壁件接触部分表现为应力集中;随着钻头的向下进给,钻头后刀面与薄壁件呈面接触,应力波开始以大致为圆形的波形扩散在薄壁件上,随后以近似方形传递到薄壁件四边。     

高体分SiCp/Al复合材料薄壁小孔钻削工艺机理与实验研究

目的 研究高体分SiCp/Al2024复合材料小孔钻削表面质量和出入口棱边缺陷形貌,为钻削加工提供一定理论基础.方法 用ABAQUS软件对薄壁板钻削加工的整个过程进行三维仿真模拟,采用直径为3 mm的PCD钻头对70％(体积分数)的SiCp/Al复合材料薄壁件进行钻削,采用单因素实验方案,通过改变主轴转速和进给速度检测...     

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。     

2250mm薄壁封头外环约束无模旋压的壁厚精度

针对薄壁封头在传统中心约束旋压过程中出现的壁厚不均匀性问题,构建了2250mm大型薄壁封头外环约束无模旋压的1∶1三维有限元模型。研究了进给率和旋轮圆角半径对旋压件的壁厚精度影响规律。研究表明,在第一道次剪切旋压中,小的进给率和圆角半径对目标构件的壁厚精度有利,在后续扩径旋压中,进给率和圆角半径越大,壁厚均匀性越好。同时,采用通过模拟仿真得到的最优工艺参数,在外环约束无模旋压平台上成功旋制出了2250mm大型薄壁封头构件。采用超声波测厚仪测量成形件沿母线方向的壁厚,其壁厚波动规律与仿真结果基本一致,且壁厚均匀性良好。     

工字型薄壁件数控铣削加工变形试验与分析

在CY-KX650立式铣床上对铝合金材料7075工字型薄壁工件变形进行试验研究,分析其变形误差规律。通过正交铣削试验,研究工字型薄壁件在铣削精加工过程中不同工艺和走刀方式下工件的变形情况,为同类薄壁件铣削加工参数优化和加工工艺的合理制定提供了依据。     

纳米SiC_p/Al复合材料的显微组织与力学性能

采用热压烧结+热挤压法制备了不同SiC_p含量的Al基复合材料,运用XRD、SEM、TEM等研究了不同SiC_p含量的Al基复合材料的显微组织和力学性能,并对断口形貌进行了观察。结果表明,随着SiC_p含量的增加,材料的致密度逐渐降低,但是致密度都高于98%,SiC_p/Al复合材料的晶粒尺寸为亚微米级;不同SiC_p含量的热挤压态和退火态SiC_p/Al复合材料的强度相对挤压态纯Al有较大提高,而伸长率却有所降低;退火处理对挤压态SiC_p/Al复合材料的强度影响较小,且随着SiC_p颗粒含量的增加,退火对SiC_p/Al复合材料塑性的改善效果逐渐减弱。     

SiCp/Al复合材料超精密车削仿真与试验研究

针对SiC_p/Al复合材料因脆性相SiC的加入而导致难以形成高质量加工表面等问题,采用分子动力学模拟和超精密车削试验的方法对SiC_p/Al复合材料纳米尺度材料去除过程进行研究,重点分析了单晶金刚石超精密切削SiC_p/Al复合材料中的加工表面形成机理、脆塑性转变以及刀具磨损机理。结果表明:高压相变是引起SiC_p/Al复合材料中SiC脆性材料的脆塑性转变的主要原因。随着切削深度的增加,SiC_p/Al复合材料中SiC颗粒加工方式由延性去除,到脆塑性混合方式去除,最后演变为纯脆性去除方式。SiC_p/Al复合材料中SiC-Al界面和Al基体存在,影响了SiC_p/Al复合材料中SiC颗粒去除的脆塑性转变机制。待加工表面上拉应力的存在会诱导微裂纹尖峰,是切削区域脆性SiC材料裂纹萌生的直接诱因。单晶金刚石刀具主要磨损机理为硬质SiC颗粒的磨粒磨损和切削诱导的石墨化。     

粉末冶金及热挤压制备SiC_p/铝基复合材料的磨损性能

通过粉末冶金法制备了SiC_p增强铝基复合材料并对其进行了热挤压变形处理,研究了不同热挤压参数对SiC_p/铝基复合材料磨损性能的影响。结果表明,SiC_p颗粒分布的均匀性对复合材料磨损性能影响较大,热挤压SiC_p/铝基复合材料的磨损量随SiC_p含量的增加先减小后增大;磨损速度及磨损载荷的增大使材料的磨损速率增加。Sn的添加能够提高SiC_p/铝基复合材料的耐磨性能,但Sn含量的变化对热挤压SiC_p/铝基复合材料的磨损性能影响不大。     

钛合金Ti6Al4V与铝合金Al7075-T651钻削性能仿真对比分析

为了探究不同材料的钻削加工机理，对比分析了钛合金Ti6Al4V和铝合金Al7075-T651的钻削加工。通过有限元软件ABAQUS对钻削过程进行仿真研究，在有/无热力耦合工况下对工件应力应变、钻削力、摩擦力及能量等方面分析Ti6Al4V和Al7075-T651的差异。仿真结果表明，在非热力耦合模型中，铝合金出口处切屑以帽盖的形式去除，而钛合金则以C形切屑去除；在热力耦合的模型中，钛合金和铝合金的工件最大应力首先位于钻头横刃挤压处，随着钻头的深入，工件最大应力位于钻头主切削刃处；对比有/无热力耦合模型，发现钻削力受温度的影响最显著，其次为摩擦力，最后为塑性能，且铝合金比钛合金更容易受热软化效应的影响。     

超声波检测技术在SiC_p/Al复合材料中的应用

简述了SiC_p/Al复合材料的组织结构特点和声学特征,并以此为依据阐述了超声波检测技术在复合材料中的应用。介绍了超声声速的变化和超声波衰减与SiC_p/Al复合材料中增强体SiC_p含量、SiC_p在基体中的分布均匀性、SiC_p弹性常数矩阵或弹性模量和材料阻尼特性的关系。     

粉末冶金制备50%SiC_p/Al复合材料的结构及性能

采用球磨加常压烧结的粉末冶金工艺制备50%SiC_p/6061Al(体积分数)复合材料,研究了烧结温度对该高体积分数SiC_p/Al复合材料结构与性能的影响。结果表明:球磨有利于形成成分均匀的50%SiC_p6061Al复合粉体;随着烧结温度的升高,50%SiC_p/6061Al复合材料的致密度及抗弯强度先增后减。710℃烧结的复合材料性能最佳,致密度达到97%,抗弯强度大于400 MPa。该复合材料中SiC_p呈解理断裂,而Al合金基体呈韧性撕裂的断裂特征。750℃烧结的50%SiC_p/6061Al复合材料中,SiC_p/Al界面反应加剧,生成较多的Al4C3相,导致复合材料结构劣化,性能降低。     

混合铝基复合材料钻削工艺参数的优化(英文)

采用Taguchi方法和灰色关联分析对Al356/SiC-云母混合金属基复合材料的钻削工艺参数进行优化。实验采用L18正交阵列,在计算机的控制立式机床上进行。考察的钻削性能指标包括轴向力、表面粗糙度、刀具磨损和毛刺高度,对影响这些性能的钻削工艺参数进行了优化,包括轴转数、给进速度、钻头类型和云母质量分数。结果表明:给进速度和钻头类型是影响钻削过程的重要因素,通过这种方法可以有效地改进钻削工艺的性能。     

SiC_p/2024Al基复合材料蠕变时效幂律本构方程的建立

在时效温度423～463 K、实验应力150、175和200 MPa的条件下,采用电子蠕变机对SiC_p/2024Al基复合材料蠕变时效行为进行研究。采用幂律本构方程,通过对实验数据的线性回归分析,建立SiC_p/2024Al基复合材料稳态蠕变速率与实验应力及时效温度之间的本构模型。研究表明,随着实验应力增大和时效温度的升高,SiC_p/2024Al基复合材料的稳态蠕变速率增大,且蠕变曲线在第二阶段的持续时间缩短;根据本构模型计算得到的稳态蠕变速率的计算值与实验值基本吻合,表明该本构模型能准确的描述SiC_p/2024Al基复合材料蠕变时效行为。     

SiC颗粒对SiC_p/2009Al复合材料疲劳短裂纹扩展的影响

采用粉末冶金法制备15%(体积分数)SiC_p/2009Al复合材料,研究该材料的微观组织、力学性能、高周疲劳性能以及疲劳断口形貌.结果表明:在SiC_p/2009Al复合材料的疲劳短裂纹扩展阶段,SiC颗粒及其表面包覆的2009Al薄层在裂纹扩展面上形成"丘陵"状形貌,使疲劳断口的粗糙度增大,裂纹的闭合效应也随之增大:同时"丘陵"状形貌可以引发疲劳裂纹扩展路径偏析,使裂纹扩展的有效驱动力减小并使裂纹扩展路径增加;上述裂纹迟滞效应使SiC_p/2009Al复合材料在短裂纹扩展阶段具有较高的疲劳裂纹扩展抗力.     

尺寸稳定化工艺对SiCp／Al复合材料尺寸稳定性的影响

采用微观内应力分析,宏观尺寸测量,微屈服强度、微蠕变性能及透射电镜分析,对经过不同尺寸稳定化工艺处理后的 SiC_p/6061复合材料的尺寸稳定性进行了分析。结果表明,热循环尺寸稳定化工艺可有效地降低 SiC_p/Al 复合材料的微观残余内应力,稳定材料的宏观尺寸,提高材料的微塑性变形抗力,且温差越大,效果越明显。还对热循环尺寸稳定化工艺提高 SiC_p/Al 复合材料尺寸稳定性的原因进行了探讨。认为经热循环尺寸稳定化工艺处理后,材料内部形成稳定的位错结构,弥散析出相增强体颗粒钉扎位错并阻碍位错运动,是 SiC_p/Al 复合材料尺寸稳定性高的主要原因。     

钎焊金刚石薄壁钻加工工程陶瓷的试验研究

通过用钎焊金刚石薄壁钻加工Al2O3工程陶瓷的钻削试验，测量和分析了在不同加工参数下钻削轴向力和扭矩的变化，并与电镀钻头的加工性能进行了对比。结果表明，用钎焊金刚石薄壁钻加工工程陶瓷材料的设想可行，与电镀钻头相比，钎焊钻头钻削过程更稳定，加工质量更好，尤其在高转速、大进给加工条件下具有明显优势。     

外部约束对薄壁高温合金尾喷管焊接变形的影响

以壁厚为1 mm的高温合金尾喷管为研究对象，基于热-弹-塑性有限元法与固有应变法，研究外部约束对薄壁高温合金尾喷管工件焊接变形的影响。通过焊接工艺试验和热-弹-塑性有限元法仿真，进行焊接热源校核，获得对接接头的固有应变和材料模型参数。建立全尺寸三维尾喷管焊接有限元模型，基于固有应变理论的弹性有限元方法，利用平板对接获得的材料模型参数，计算不同外部约束对尾喷管工件焊接变形的影响。结果表明：进气口约束对控制尾喷管焊后变形起主要作用，在进气口施加约束时，工件变形最小，为2.39 mm,变形发生在尾喷管内环与外环弧形焊缝位置。通过尾喷管组件产品焊后变形测量与仿真结果对照，验证了仿真计算方法的准确性，固有应变法可适用于薄壁尾喷管焊接变形预测。     

SiC_p/Al复合材料数值模拟研究进展

综述了ABAQUS、ANSYS、DEFORM、ProCAST等有限元模拟软件,以及MaterialsStudio、ComputationalFluidDynamics等模拟软件在SiC_p/Al复合材料中的运用,并且叙述了这些软件对SiC_p/Al复合材料力学性能、热性能、界面、加工工艺的数值模拟国内外研究现状,最后对计算机模拟在SiC_p/Al复合材料中未来的发展和应用进行了展望。     

薄壁筒形件旋压成形的研究进展

主要阐述了近年来国内外关于薄壁筒形件旋压理论研究和工艺技术的进展情况.介绍了薄壁简形件的旋压方式、旋压过程中材料流动特征和力能参数、变量参数与加工精度相关性的研究进展,以及筒形件的可旋性和复合技术的应用;分析了超薄壁筒形件旋压加工的特点,得出超薄壁筒形件的成形加工与厚壁件相比主要成形特点有:材料流动的不稳定性、对工件与...     

叠层穿刺结构对C_f/Al复合材料组织与性能的影响

以M40J碳纤维编织叠层穿刺结构预制体,选用ZL301为基体合金,采用真空压力浸渗法制备4种不同编织参数的叠层穿刺C_f/Al复合材料,研究了穿刺结构参数(Z向纱线规格和穿刺针距)对C_f/Al复合材料微观组织及拉伸性能的影响,并分析了其断裂变形行为及拉伸断口处形貌特征。结果表明,穿刺结构参数对C_f/Al复合材料微观组织及性能影响显著,单股、3 mm/针的C_f/Al复合材料的平均抗拉强度为623 MPa,单股、4 mm/针的C_f/Al复合材料的为353.3 MPa,为4种结构中最低,双股、3 mm/针的C_f/Al复合材料为650.2 MPa,为4种结构中最高,约为单股、4 mm/针复合材料的两倍;双股、4 mm/针的C_f/Al复合材料的为473 MPa。穿刺针距为3 mm/针的C_f/Al复合材料微观浸渗缺陷较少,抗拉强度较高,单股穿刺纱在经向拉伸时易出现Z向纱分层失效现象。叠层穿刺C_f/Al复合材料根据变形断裂行为,可将其拉伸破坏过程分为3个阶段:纤维与基体共同承载阶段、主要由纤维承受载荷阶段、断裂失效阶段。