带切缝衬套冷挤压强化工艺研究

带切缝衬套冷挤压强化工艺是一项很有发展前途的新工艺，孔的冷挤压强化效果与强化工艺的合理选取密切相关。本文简述了关于孔的冷挤压强化技术的几种工艺特点，针对带切缝衬套的冷挤压强化工艺进行了试验研究。     

开缝衬套孔挤压芯棒断裂工艺改进研究

开缝衬套冷挤压强化是抗疲劳增寿技术中行之有效的强化技术。某型号起落架的上扭力臂按设计要求需对14+-00..002230mm小孔进行开缝衬套冷挤压强化,工件孔的结构特征属e/D1.75的小边距孔,Ⅲ类冷挤压。在实际生产中,按FTI公司规范进行开缝衬套冷挤压强化,多次发生挤压芯棒断裂现象。对上扭力臂工件14+-00..002230mm小孔的挤压量计算和断裂原因分析,造成芯棒断裂的原因是:上扭力臂工件的孔深且挤压量大,芯棒选用材质脆硬,易发生疲劳断裂。因此,提出了优选开缝衬套和挤压芯棒的工艺改进方法,并选用相同材料、同热处理状态、同挤压工况的试件,进行了小孔冷挤压强化工艺试验。经试验验证,该方法可以保证上扭力臂工件开缝衬套冷挤压强化工艺的顺利开展。     

TC4开缝衬套冷挤压残余应力分布有限元仿真

开缝衬套冷挤压工艺在孔的周围产生残余压应力,广泛应用于航空结构件疲劳增寿。冷挤压后孔周围的残余应力分布对预测带孔试样的疲劳寿命至关重要。针对开缝衬套冷挤压工艺构造了二维有限元模型,研究了TC4钛合金孔冷挤压后的残余应力分布,并对比了不同相对挤压量下试样中间层上最大残余压应力值,得到了初孔半径为3.175mm的孔的最佳相对挤压量。     

孔冷挤压强化疲劳增寿技术研究

研究了紧固件孔冷挤压强化技术,分析了其疲劳增益原理,并通过试验对比了开缝衬套挤压和芯棒挤压的疲劳寿命增益效果,结果显示采用开缝衬套挤压强化后,含孔结构件疲劳寿命显著提高。     

高强度钢材料小孔孔边R冷挤压强化工艺

小孔孔边R挤压强化工艺是基于开缝衬套冷挤压理念,作为在疲劳敏感孔处延缓裂纹扩展的一种方法。该工艺利用在孔边施加一定的压力,引起材料径向塑性流动,并形成沿孔边缘向外扩展的环形残余压应力区,提高工件的抗疲劳强度。     

TC4板孔冷挤压强化残余应力分布与疲劳寿命

开展了不同挤压量下TC4钛合金板孔冷挤压强化有限元仿真研究,得到了挤压强化后最小截面的切向残余应力分布规律,分析了挤压量对受载试样孔边应力分布的影响,探讨了挤压量、残余应力和疲劳增益三者之间的内在关系。采用开缝衬套冷挤压强化工艺对TC4带孔板件进行冷挤压和疲劳验证试验。研究结果表明,挤压强化后的孔边切向压缩残余应力可以有效降低孔周应力集中程度,优化受拉试样最小截面应力分布,改变裂纹源的位置并延长疲劳裂纹的萌生和扩展寿命,有效提高试样疲劳寿命。综合仿真和疲劳试验得到TC4板孔最优挤压量为4%。     

开缝衬套冷挤压强化工艺对7050铝合金孔连接结构疲劳寿命的影响

针对飞机结构件7050铝合金进行开缝衬套冷挤压后孔的疲劳寿命增益研究.从断裂力学角度出发,考虑冷挤压后残余压应力对裂纹扩展驱动力的影响,研究冷挤压后连接孔的疲劳寿命预测模型.     

孔冷挤压强化工艺参数分析

孔的冷挤压强化可以显著提高机械连接的疲劳强度.为了深入了解孔冷挤压后孔壁残余应力分布状态,采用有限元方法建立了孔挤压轴对称模型.基于最小二乘原理,采用模拟实验法,建立了残余应力和挤压率、挤压孔直径、板件厚度等工艺参数之间的关系式.结果表明,不同工艺参数下,孔壁残余应力的分布曲线形状相似,通过模拟实验法建立的关系式简洁明了,满足工程的精度要求,有利于提高对孔冷挤压残余应力的定量认识,为孔冷挤压后的疲劳强度分析奠定了基础.     

挤压强化紧固孔潮湿环境下腐蚀疲劳寿命的统计测定

介绍了 70 5 0 - T745 2航空铝合金板开缝衬套冷挤压孔结构件的潮湿空气随机载荷谱腐蚀疲劳寿命的试验测定。用威布尔分布给出了置信度和可靠度均为 95 %时的安全寿命 N[95 /95 ]。其结果可供飞机结构腐蚀环境强化可靠性设计时参考使用     

连杆小头衬套孔滚压工艺的试验

连杆小头衬套孔滚压工艺试验的目的有两个方面;一是提高连杆小头衬套孔的表面光洁度;二是保证或提高连杆小头衬套孔的形状及位置精度。 由于设备、刀具、操作等诸多方面的因素,EQ6100—2发动机连杆小头衬套孔精镗后,表面粗糙度值一直不能稳定达到产品R_a0.5的要求,面小头衬套孔粗糙度值的大小直接影响到发动机的装车质量及总成性能。在国外,连杆小头衬套孔是通过珩磨来达到光洁度要求的,鉴于我厂的实际情况,我们经过探讨认为,采用滚压工艺来最终精加工连扦小头衬套孔、提高小头衬套孔的表面光洁度,保证或提高小头孔的形状和位置精度是切实可行的。为此进行了滚压工艺试验。     

基于衬套冷挤压技术的结构连接孔超差修复

针对飞机结构连接孔径超差问题,引入冷挤压衬套用于孔径修复,提出适用于小边距耳片通孔及埋头孔修复方法,建立典型连接结构的有限元模型,分析冷挤压压合衬套安装后结构件强度及抗疲劳性能,得出冷挤压压合衬套可用于飞机结构连接件孔径超差修理,并改善提高结构抗疲劳强度。     

钛合金耳片结构复合强化工艺参数匹配研究

为了提高航空耳片结构疲劳性能,建立TC4钛合金耳片孔开缝衬套冷挤压与干涉配合复合强化有限元模型,分析了复合强化工艺参数对孔周塑性变形及结构疲劳寿命的影响。设计耳片孔周残余应力测试试验,验证了模型的准确性。复合强化工艺参数的研究结果表明:孔壁材料随芯棒的塑性流动使孔壁变形量在厚度方向上分布不均,弹塑性边界随挤压量的增长向耳片外侧转移;交变载荷下应力幅值的最大值始终位于孔壁处,且入口处应力水平最高;针对TC4钛合金耳片结构,3%挤压量与1%干涉量的复合强化工艺参数组合,疲劳寿命增益效果最好。     

冷挤压抗疲劳制造技术在钛合金构件中的应用

作为一种简洁高效的抗疲劳制造技术,冷挤压强化技术在飞机装配工艺中得到大量应用,在不增加结构件质量的前提下能使其疲劳寿命提高数倍以上。钛合金材料在飞机结构中的用量持续增加,但由于连接孔的存在,降低了钛合金装配构件的疲劳寿命。对冷挤压技术在钛合金构件中的应用,从冷挤压工艺方法、挤后残余应力、断口形貌以及强化效果等方面加以总结,进而分析了当前研究中存在的主要问题和不足,并对未来冷挤压技术在飞机钛合金结构件中的研究与应用发展方向提出了建议。     

不同活塞销孔衬套-活塞销摩擦副匹配性能研究

活塞销孔衬套-活塞销是柴油机重要的摩擦副之一,其匹配性能的优劣直接影响使用寿命和动力特性。为探讨不同制备工艺的活塞销孔衬套与柴油机在用活塞销的匹配性能,将分别采用挤压和旋压工艺制备的活塞销孔衬套,以及进口衬套分别与柴油机在用活塞销匹配,在摆动摩擦副摩擦磨损试验台进行承载、抗咬合和耐磨损性能试验。试验结果表明：制备工艺对摩擦副匹配性能具有一定的影响;从摩擦扭矩、摩擦温度、宏观形貌和磨损量4个方面分析,相同工况下挤压衬套承载极限、抗咬合性能和耐磨损性能均优于旋压衬套,具备对标进口衬套的能力,可为国内活塞销孔衬套的选配提供参考。     

低频条件下二维振动应力释放规律研究

对原有超声二维振动装置进行改进设计,使其在100 Hz以下的低频段内实现频率可调,并通过三轴加速度传感器检测振动输出端的振动特性,从而验证改进后装置的有效性.利用该装置对开缝衬套冷挤压强化孔的挤出面进行振动处理,并使用X射线衍射仪测量振动前后孔周围残余应力的变化.分析实验数据可知,相位差越大,振动前后平均应力变化率越大,且随着频率比增大,变化率呈现增大趋势.     

支撑板孔径对7A04-T6铝合金板冷挤压后孔周环向残余应力分布的影响

使用非线性有限元软件建立了含孔7A04-T6铝合金板的开缝衬套冷挤压模型,模拟了开缝衬套冷挤压过程,对冷挤压后孔周环向残余应力的分布进行了预测,并与实测结果进行对比,最后探讨了不同支撑板孔径下冷挤压后孔周环向残余应力的分布。结果表明:孔周环向残余应力的模拟结果与实测结果较为吻合;随着支撑板孔径增大,板件入口层处残余压应力有增大的趋势;当支撑板孔径小于11.74mm时,在孔边出口层会形成明显的凸台,造成残余压应力突变,出口层残余应力峰值出现在支撑板孔边所在处;随着支撑板孔径增大,板件出口层环向残余应力逐渐趋向平滑,凸台现象逐渐减缓。     

冷挤压强化件的耐久性分析

针对挤压强化件裂纹形成寿命的特点,用孔的原始疲劳质量表征挤压工艺状态,用当量初始缺陷尺寸分布表征挤压工艺的分散性,裂纹扩展采用ｂ＝１的确定性裂纹扩展模型,从而建立了一套适用于冷挤压强化件的耐久性分析方法。     

冷挤压模具的失效形式及对策

冷挤压是少无切削、优质、高产、低消耗的先进工艺。冷挤压工件产生的冷作硬化利用价值较大,即低强度价廉钢材经冷挤压强化后可代替高价高强度钢材。目前国内外冷挤压技术发展迅速,应用领域逐渐扩大和普及。 冷挤压的关键是冷挤压模,主要是凸、凹模应有高寿命,否则将制约先进冷挤压工艺的发展。而且随着工业的高速进展,被挤压材料不再局限于有色金属、黑色金属的低碳钢,而是发展到低碳合金     

镍基高温合金深小孔的旋转冷挤压强化工艺优化

采用多级凸包硬质合金挤压工具对镍基高温合金平板中的深小孔进行旋转冷挤压及无旋转冷挤压(主轴转速为0)试验,研究了挤压率(2.4%,3.0%,3.6%)与主轴转速(0,66,200 r·min^-1)对孔壁表面完整性及试样疲劳寿命的影响,确定了旋转冷挤压优化工艺。结果表明：与无旋转冷挤压强化工艺相比,旋转冷挤压强化后孔壁表面微裂纹较少,随着主轴转速的增加,微裂纹增多,表面粗糙增大,且相同主轴转速下,挤压率越大,粗糙度越小,表面硬度越高,残余压应力和压应力层厚度越大。优化旋转冷挤压工艺参数为主轴转速66 r·min^-1、挤压率3.0%,该工艺下的孔壁表面微裂纹少,塑性变形层较厚(约30μm),表层硬度提升(硬度峰值为515 HV),表面粗糙度较低(R_a为0.298μm),沿深度方向形成了厚度约为450μm、应力峰值为498 MPa的周向残余压应力层;在优化工艺下孔强化后试样的疲劳寿命约为未强化试样的6.6倍,疲劳裂纹源由孔壁表面向内部偏移了约45μm。     

加工内孔螺旋槽的工装

我们公司是生产柴油机的专业企业，连杆、活塞部件是主要件，且有较高的工艺要求，加工精度直接影响柴油机的整机性能和使用寿命。在新品开发时，连杆、活塞衬套内孔设计有螺旋的油槽，以连杆衬套为例，见图1。