耐腐蚀性铝合金复杂型面的多点成形研究

为满足工业和生活中对个性化、小批量三维复杂型面的需求,利用柔性多点成形技术具有柔性可调能够反复造型的特点,验证使用多点成形方式成形不规则三维曲面的有效性和适用性。通过有限元软件模拟耐腐蚀性铝合金三维复杂曲面的多点成形以及实验验证可得：多点成形方式可以通过调节单元体直接构造目标型面成形;通过模拟预测复杂曲面在多点成形过程中出现的压痕、起皱等表面缺陷;由于此类曲面属于大变形弹塑性成形,各结点位置和方向都具有较大的回弹量,可以通过模拟对回弹进行预测,并通过优化调节包络面结构进行反复成形来保证成形精度。     

铝合金型材多点拉弯成形的数值模拟

多点成形技术的核心是实体模具被离散的多点模具代替,实现了柔性成形。铝合金型材的拉弯成形中,可以用多点模具代替实体模具,实现了一套模具成形多种零件的可能,节省大量的费用和时间。本文提出了多点拉弯成形的构想,比较了多点模具和实体模具成形铝合金型材的成形效果,结果表明,多点模具可以用于型材的拉弯成形;并分析了多点拉弯成形过程中产生压痕缺陷的原因,提出通过弹性垫技术消除压痕的方法;对比了多点拉弯件的轮廓曲线和目标轮廓曲线,验证了多点拉弯成形技术的成形精度。     

坯料形状对多阶梯变壁厚铝合金端盖背压挤压成形质量影响

针对新能源汽车涡旋式空调压缩机用多阶梯变壁厚铝合金端盖挤压成形易出现折叠和开裂等成形缺陷的问题,进行了该件背压挤压成形有限元数值模拟,研究了不同形状坯料背压挤压成形过程中的金属流动情况及变形均匀性与缺陷形成的相互关系.结果 表明,饼形坯料成形过程中不变形区造成金属不均匀流动,成形后金属变形均匀系数最大,即变形最不均匀,...     

多道次双面渐进成形策略对成形质量的影响

针对大壁角深腔类零件成形难的问题,在分析平行直线、平行弧线和变角度多道次双面渐进成形的基础上,提出了一种“Z”形折线连续多道次双面渐进成形策略。以大壁角深腔类方锥为研究对象,通过有限元模拟结果得出,“Z”形折线连续多道次双面渐进成形策略在平均厚度和几何偏差上表现优越。并通过试验验证了“Z”形折线连续多道次双面渐进成形策略的成形效果。结果表明,“Z”形折线连续多道次双面渐进成形策略得到了更为均匀的厚度分布,平均厚度由0.78 mm提升为0.87 mm,厚度减薄率与变角度多道次双面渐进成形相比提高了7%,显著提高了双面渐进成形工艺中大壁角深腔类试验件的成形精度和表面质量。     

成形角对多点复合渐进成形过程影响的有限元分析

为了提高制件的成形质量、成形效率和成形极限,并了解不同成形角对多点复合渐进成形过程的影响,使用有限元软件MSC.Marc建立了多点复合渐进成形方锥台制件的三维有限元模型,并进行了不同成形角成形过程的数值模拟,探讨了成形角对制件等效塑性应变、厚度分布、厚度减薄率等的影响。模拟结果表明,成形角越大,等效塑性应变和厚度减薄率越大,单位时间内的相邻等效塑性应变增量和厚度减薄量越小,制件变形越均匀,板材塑性发挥越充分,但成形效率越低,制件越易发生破裂等成形缺陷;方锥台制件拐角处的厚度减薄较侧壁处的厚度减薄更严重。多点复合渐进成形试验表明,数值模拟结果和实验相吻合。     

双丝CMT焊接参数对1561铝合金焊接接头力学性能和组织的影响

铝合金船舶的高效焊接是船舶制造发展的重要方向。文中针对8 mm厚的1561铝合金开展双丝CMT焊接试验,通过扫描电镜、金相、显微硬度、拉伸试验等方法研究了焊接参数对焊接接头性能和组织的影响规律。结果表明,在1561铝合金双丝CMT焊接过程中,焊缝熔深随着前丝焊接电流的不断增大而增加,但熔宽和余高增加到一定程度后出现下降;随着后丝焊接电流升高,熔深、熔宽和余高均增加。低焊接热输入量,有利于获得高强度和高断后伸长率的焊接接头,有效控制热影响区的范围和焊接接头的软化。性能优良的焊接接头中弥散分布着强化相(Fe Mn)Al_6。     

GMA焊接参数对铝合金成形件成形参数的影响

为将GMA(Gas metal arc)熔敷再制造技术应用于破损铝合金缸盖的修复中,通过试验研究了焊接参数(送丝速度、焊接速度)对成形件的熔宽和焊缝高度的影响。结果表明:铝合金修复时存在最大送丝速度,不同送丝速度有对应的最大焊接速度。焊接参数不同时,成形件的打底层熔宽和高度不同;在打底层高度基础上,焊接高度随增加的层数线性递增,得出了焊接高度与增加的层数的经验公式。在铝合金缸盖修复时,根据修复部位的宽度确定送丝速度、焊接速度,根据修复部位高度确定焊接层数。     

预热对铝合金激光焊缝成形的影响

采用Nd:YAG激光器对5154A铝合金板材进行室温及预热条件下搭接激光焊接试验。结果表明,预热对铝合金激光焊焊缝成形起到重大作用;随着预热温度的升高会不断加大焊缝的熔深和熔宽,最佳预热温度范围在200~300℃;当预热温度不变时,随着焊接速度的提高,熔宽减小,但在相同焊接速度时,由于预热增加了激光的吸收率并减少了熔化金属所需的能量,熔深及熔宽都有所增加。     

加载路径对X形管内高压成形质量的影响

借助管材液压成形仿真模拟软件,参照相关理论计算公式,探索确定仿真工艺参数。重点探讨了线性内压加载路径以及梯度内压加载路径对X形管成形质量的影响,同时分析了不同内压加载路径下,成形质量出现差异的原因。结果发现,梯度内压加载方式比线性加载方式更容易获得成形质量较好的X形四通管。     

热冲压工艺对6061铝合金U型件成形质量的影响

利用有限元分析软件MSC.Marc,研究板料初始温度、压边力、保压时间等工艺参数对制件厚度、回弹的影响规律,并通过6061铝合金板材热冲压实验验证仿真分析的可靠性。结果表明:板料热冲压初始温度在465~565℃范围内变化时对该制件厚度分布和回弹量的影响不大;压边力对制件成形质量影响明显,本工况下选用3 k N较为合适;兼顾制件保压结束时刻的温度以及最终的回弹量,保压时间选择5 s左右比较合适。进一步开展成形制件热处理后的力学性能测试分析,并与常规固溶淬火-时效热处理后的6061-T6铝合金进行比较,发现热冲压制件的力学性能并未弱化,且同一热冲压制件不同位置硬度差异在10%以内。     

1561铝合金TIG焊接头组织与力学性能分析

1561铝合金具有较高的强度,是制造大型水面舰船的优质材料。本文针对5 mm厚1561铝合金实施了双面单弧TIG立焊试验,通过金相、扫描电镜、显微硬度和拉伸试验研究了焊接接头的显微组织与力学性能。结果表明:母材基体中主要含有α(Al)、弥散的β(Mg2Al3)相与片状(Fe Mn)Al6相,在焊接热循环的作用下,弥散相逐渐消失,而(Fe Mn)Al6相的尺寸、形态和分布也发生了变化;接头各区域硬度差别不大,其中熔合线处数值最高,约为HV90,热影响区硬度值最低,约为HV75;焊接接头拉伸性能良好,其中抗拉强度和屈服强度达到了母材的90%以上,且多数试样在热影响区位置发生断裂。     

多点成形中弹性垫变形及其对成形结果影响的数值分析

多点成形过程中的弹性垫技术是抑制压痕的有效方法,但是弹性垫的使用对成形件的形状也有影响。为得到精确的成形件,在成形面造型时必须基于弹性垫的变形对基本体群成形面进行修正。文章对采用不同参数的弹性垫的球面与马鞍面成形件的多点成形过程进行了系统的数值模拟研究,分析了不同参数的弹性垫的不均匀变形及其对成形结果的影响,找出了影响成形件精度的主要原因,为基本体群成形面的补偿提供了依据。     

1561铝合金搅拌摩擦焊接头微观组织分析

采用恒压力控制模式对4 mm厚1561铝合金板材进行了搅拌摩擦焊接试验,并对接头微观组织进行了研究. 结果表明,随着由母材向焊缝中心过渡,晶粒尺寸呈先增大后减小的趋势,小角度晶界占比和位错密度持续降低. 其中,热影响区晶粒在焊接热循环的作用下发生长大. 热力影响区由被拉长的条状晶粒及细小等轴晶组成,表明此区域发生部分动态再结晶. 搅拌区晶粒呈细小的等轴晶形态,说明该区域发生了完全动态再结晶. 与母材区数量较小且尺寸较大的沉淀相相比,搅拌区存在大量尺寸较小的Al₆Mn相,说明此区域沉淀相发生了先溶解再析出的过程. 同时,搅拌区存在明显的位错墙和亚晶界等亚结构,表现出连续动态再结晶的组织形成特征. 搅拌区内Al₆Mn相主要分布在位错上,起到了钉扎位错并阻碍再结晶晶粒长大的作用.     

板材多点复合渐进成形质量的工艺优化

针对板材多点复合渐进成形的质量问题,利用有限元软件Marc进行了不同工艺参数下的多点成形正交试验。以回弹角、壁厚均匀性和最大成形力作为成形质量评价指标,根据试验结果建立了各评价指标回归预测模型;采用主目标法建立了多点复合渐进成形评价指标数学模型,获得了最佳工艺参数组合。通过试验验证了模型的合理性。这能为成形出较好质量的制件提供依据。     

焊接参数对铝合金VPPA焊缝成形的影响

在铝合金变极性等离子弧穿孔立焊过程中,正、反极性电流和离子气流量等焊接参数对焊缝成形和焊缝质量都有显著影响,这些焊接参数的合理匹配是保证穿孔过程和焊缝稳定成形的重要前提.试验采用厚度10 mm的LD10铝合金板作为焊接母材,重点研究了焊接电流和离子气流量对焊缝质量的影响,分析了正、反极性电流的幅值和时间比对焊缝成形的影响规律.研究结果表明:随着焊接电流的增大,焊缝背面熔宽和余高增大,正面熔宽增大而余高减小;随着离子气流量的增大,焊缝背面余高和宽度增加,正面余高和宽度减小.     

热处理对SCR成形6201铝合金性能的影响

研究了不同在线固溶温度条件下时效处理对 6 2 0 1铝合金线材的微观组织、拉伸性能和导电性能的影响。结果表明 :随着在线固溶温度的下降 ,针状强化相β'(Mg2 Si)在α Al中的弥散度增加 ,尺寸减小 ;同时合金的拉伸强度 ,伸长率则呈现上升趋势 ;过时效时 ,线材的强度呈现下降趋势 ,而线材的伸长率和电阻则随着时效时间的延长而不断下降。5 9mm线材的热处理工艺为 :5 2 0℃在线固溶水淬 ,15 0℃时效 12h,线材拉伸强度为 32 4MPa ,伸长率为 10 3% ,电阻率为 32 6nΩ·m ,合金线材具有较佳的综合力学性能和导电性能。     

工艺参数对铝合金PPCA-TIG焊缝成形的影响

以3003铝合金为母材,利用自行设计制造的PPCA-TIG专用焊枪对其进行焊接,研究了不同工艺参数对3003铝合金PPCA-TIG焊缝成形的影响,并分析不同的工艺参数对焊缝深宽比的影响规律。结果表明,使用活性剂SiO2焊接时可一次焊透8 mm厚的3003铝合金板,且当焊接电流为160 A时焊缝深宽比达到最大;使用活性剂MnCl2焊接时,焊缝熔深可达到传统TIG焊的2.4倍,且当焊接电流为170 A时焊缝深宽比达到最大。当焊接速度为100 mm/min、弧长为2 mm、外层气流流量为12 L/min时,SiO2和MnCl2两种活性剂下的焊缝深宽比均达到最大;活性剂粒度增大,有利于改善焊缝表面成形,但焊缝熔深增加效果减弱。SiO2比MnCl2的深宽比要大。     

预压对大型铝合金壳锻件成形的影响

文章对某大型铝合金XB11壳锻件进行了成形工艺分析,并根据2618铝合金锻造特点,结合生产实际,制定了一套成形工艺方案。基于XB11壳锻件进行CAD参数化实体三维造型,根据有限元法基本原理,利用有限元数值模拟软件DEFORM-3D,对XB11壳锻件热成形工艺过程进行模拟。由初步模拟结果,分析研究了在成形过程中所出现的折叠缺陷产生的原因。通过进一步优化预压坯,获得了能够锻出合格锻件的合理预压形状。优化后的成形工艺方案经试验证明可行,为生产出高质量的大型铝合金壳体锻件提供了科学的依据。