油管头部镦锻工艺及模具

通过分析油管头部的镦锻变形特点,制订出了油管镦锻成形的合理工艺,设计了镦锻模具。     

管坯镦锻工艺仿真及优化

管坯镦锻制品是石油、钻探等机械设备的关键部件,要求具有很高的强度、抗拉性能及抗疲劳性能。在实际生产中,管坯成形过程很容易产生失稳、内部凹陷甚至折叠。而且坯料体积不易控制。使得锻件成形困难,锻件质量得不到保证。本文采用Deform-3D塑性有限元分析软件,以钻杆头部镦锻为例对管料的镦锻成形工艺过程进行了模拟和分析．并针对原有成形工艺中出现的问题进行了改进和优化。运用Deform-3D系统模拟的油管与生产实际基本吻合,因此,该模拟结果及其参数可用于钻杆头部镦锻模的设计。     

一种钛合金螺栓头部镦锻裂纹的失效分析

某型6 mm航空用Ti6Al4V型沉头螺栓在测试抗拉强度时出现了大量螺栓头部穿孔断裂破坏的情况,螺栓抗拉强度平均下降了3%~5%。采用SEM、EDS、OEM等手段对穿孔破坏零件断裂部位的宏微观断口、金相组织及化学成分进行了分析,发现螺栓头部端面存在微裂纹。结果表明,由于原材料切断装置间隙过大,导致原材料在切断过程中切口出现毛刺,在镦锻过程中毛刺埋入头部端面而形成微裂纹,最终导致螺栓头部强度降低。通过调整原材料切断装置间隙,螺栓头部的微裂纹可以明显缩短或消除。此外,也可以适当提高头部成形高度,通过车削加工消除端面裂纹,最终达到使用要求。     

无切削加工制备骨钉的工艺及骨钉性能的研究

本研究首次将无切削加工工艺引入到骨钉的加工中。通过金相组织观察,SEM表面形貌观察,微观硬度检测,螺纹抗拉拔测试以及最大破坏扭矩的测试,研究了无切削加工工艺制备的骨钉的微观结构和力学性能以及微观结构和力学性能之间的关系。结果表明,形变区的厚度大约为150μm,从骨钉外表面至心部,形变率呈由大到小变化。力学性能检测显示无切削加工工艺制备的骨钉比切削加工工艺制备的骨钉性能更加优异。     

铝合金短尾铆钉的镦锻成形工艺分析

以直径规格为Ф10 mm的铝合金短尾铆钉为例,针对铆钉在制造生产工艺过程中存在的问题进行了较详细的分析讨论。对铆钉头部的镦锻比和镦锻率进行计算与分析,确定选用镦锻比为1.676、镦锻率为69.57%,采用两次镦锻成形方式解决了铆钉头部出现裂纹的情况;采用镦制出短尾拉槽成形区的方式,解决了制丝时材料堆积问题;调整铆钉短尾尾牙制造工艺流程为:坯料成形—热处理—滚丝—表面处理,消除了铆接中尾牙被拉脱现象。     

汽阀弹簧座镦挤复合成形工艺的分析

国内在采用冷挤压工艺生产汽阀弹簧座方面,已经取得了许多宝贵的经验。对于这种中心成锥形孔、外趋为多台阶类型的零件,普遍采用的成形工艺为车削加工棒料或管料成环形毛坯,然后进行镦挤成形。为了进一步发挥冷挤压工艺高效率低消耗的特点,制订两个工艺方案进行试制,最后采用剪切棒料镦挤成形的工艺,并经过批量试制,目前正式投入生产。一、工艺分析     

轴类件全纤维镦锻成形与楔横轧锻造成形的经济效益比较

对轴类件全纤维镦锻成形工艺和楔横轧锻造成形工艺进行了比较,并对实际案例进行了经济效益分析,详细比较计算了二种工艺的成本。结果表明,全纤维镦锻工艺模具加工简单,成本较低;楔横轧模具加工复杂,成本较高。全纤维镦锻工艺适应于中小批量、法兰盘直径较大的轴类锻件的生产;楔横轧工艺适应于大批量、法兰盘直径较小的单一轴类锻件的生产。全纤维镦锻工艺总成本较低,楔横轧工艺总成本较高。     

5A06合金壳体拉深成形及性能评价

5A06合金薄壁壳体原来采用棒料胎膜锻成形,机加余量大,生产成本高。通过工艺分析,提出了板料拉深成形的工艺方案,经过对模具的优化设计,采取拉深件中间退火措施,消除了冷变形强化,提高了材料的拉深成形性能,得到了尺寸满足加工要求且力学性能指标合格的工件。采用新的工艺方法成形壳体,可提高材料利用率3倍以上,机加余量减少了88%,大大降低了成本。     

5A06合金壳体拉深成形及性能评价

5A06合金薄壁壳体原来采用棒料胎膜锻成形,机加余量大,生产成本高.通过工艺分析,提出了板料拉深成形的工艺方案,经过对模具的优化设计,采取拉深件中间退火措施,消除了冷变形强化,提高了材料的拉深成形性能,得到了尺寸满足加工要求且力学性能指标合格的工件.采用新的工艺方法成形壳体,可提高材料利用率3倍以上,机加余量减少了88％,大大降低了成本.     

大吨位水平镦锻液压机

高铁动车车辆上的扭杆轴和大跨距斜拉桥梁钢索张紧力调节用的拉杆轴等锻件尺寸大、形状比较特殊，用普通设备无法生产。为了解决此类零件的预镦成形，徐州开元世纪重型锻压有限公司设计了针对性很强的镦锻设备。本文对该设备的构造、性能参数及棒料类零件毛坯聚料制坯工艺过程进行了详细介绍。     

球磨与烧结对Al2Ti3V2ZrB/2024Al复合材料组织与硬度的影响

利用粉末冶金方法制备了Al2Ti3V2ZrB/2024Al复合材料,研究了球磨工艺和烧结温度对复合材料微观组织和硬度的影响。结果表明,球磨时过高的球磨速度或过长的球磨时间均会造成Al2Ti3V2ZrB颗粒的团聚,影响复合材料的组织均匀性。在球磨速度为150r/min下球磨5h,Al2Ti3V2ZrB颗粒在2024Al基体中的分布最均匀,复合材料的硬度最高。当烧结温度低于510℃时,Al2Ti3V2ZrB颗粒在2024Al基体中分布比较均匀,复合材料密度和硬度随烧结温度升高逐渐增加;超过510℃后Al2Ti3V2ZrB颗粒开始团聚,复合材料密度和硬度下降,在510℃制备的复合材料具有最高的硬度。     

Effect of interlayer on microstructure and mechanical properties of Al–Ti ultrasonic welds

Joints of Al6061 and Ti6Al4?V alloys with pure Al-particle interlayers were conducted using ultrasonic spot welding. The microstructure, hardness, lap shear strength and fracture energy were measured for different welding energies. With increasing welding energy delivered through the sonotrode, the lap shear strength of the joints increased, reaching about 106?MPa at a welding energy of 1100?J, at which failure occurred in the pull-out mode. In the weld region, the hardness of Al6061 alloy increased with increasing weld energy, whereas the hardness of Ti6Al4?V did not change discernibly. No brittle intermetallic compounds were observed in the joints. Moreover, two simple mechanisms were described for the formation of ultrasonic spot-welded Al–Ti joints with and without the pure Al interlayer.     

Ti6Al4V钛合金表面真空渗氧处理

目的在Ti6Al4V钛合金表层制备硬度高、耐磨性好的硬化层。方法结合真空技术,以高纯的O2为介质,在Ti6Al4V钛合金表面制备致密的渗氧硬化层,采用X衍射仪分析渗氧层的相组成,用金相显微镜观察渗氧层和磨痕组织,用显微硬度计测试渗氧层的显微硬度,用MM-U10A端面磨损试验机研究渗氧层的耐磨性。结果渗氧层物相主要由TiO_2、TiO、Ti_3Al及Al_2O_3组成,温度较低时,形成的渗氧层较薄,温度增加,渗氧层厚度迅速增加,硬度及耐磨性也随之增加。温度为760℃时,表面硬度为基体硬度的2.5倍以上,大于750HV,有效硬化层厚度达60μm以上,其磨损失重仅为未渗氧原样的1/4,表面磨痕细密,没有撕裂情况发生,渗氧层保持完整。温度继续增加,氧化物开始聚集长大,渗氧层组织开始变得疏松,硬度及耐磨性开始下降。结论 Ti6Al4V钛合金表面真空渗氧处理可显著提高其表面硬度,耐磨性改善明显。     

Mechanical properties of strengthened surface layer in Ti–6Al–4V alloy induced by wet peening treatment

A modified surface layer was formed on Ti–6Al–4V alloy by wet peening treatment. The variations of the residual stress, nano-hardness and microstructure of the modified layer with depth from surface were studied using X-ray diffraction analysis, nano-indentation analysis, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy observations. The results show that both the compressive residual stress and hardness decrease with increasing depth, and the termination depths are 160 and 80 μm, respectively. The microstructure observation indicates that within 80 μm, the compressive residual stress and the hardness are enhanced by the co-action of the grain refinement strengthening and dislocation strengthening. Within 80–160 μm, the compressive residual stress mainly derives from the dislocation strengthening. The strengthened layer in Ti–6Al–4V alloy after wet peening treatment was quantitatively analyzed by a revised equation with respect to a relation between hardness and yield strength.     

TC4合金等离子钼基合金化改性层摩擦磨损性能研究

利用双层辉光等离子渗金属技术在Ti6Al4V(TC4)上制备钼基改性层以提高材料的摩擦磨损性能。对改性层的组织结构元素分布和显微硬度进行了测试,并采用球-盘滑动磨损试验机对渗层进行摩擦磨损性能测试。结果表明:Ti6Al4V合金表面经过渗Mo、W-Mo及W-Mo-N共渗都可以形成致密、均匀的表面合金改性层;通过三种表面改性后,钛合金的表面硬度都有不同程度提高,其中W-Mo-N共渗表面硬度提高最大,达1504 HV。在较短滑动距离内,渗钼改性层摩擦系数最小,W-Mo-N共渗次之,W-Mo共渗最大。随着摩擦的深入,渗钼改性层摩擦系数很快升高,超过W-Mo改性层。渗钼改性层磨损表现为磨粒磨损和粘着磨损,W-Mo和W-Mo-N共渗都降低了材料的粘着现象,W-Mo-N共渗最为显著。     

Wear behavior of Ti6Al4V biomedical alloys processed by selective laser melting,hot pressing and conventional casting

The aim of this work was to study the influence of the processing route on the microstructural constituents, hardness and tribological (wear and friction) behavior of Ti6Al4V biomedical alloy. In this sense, three different processing routes were studied: conventional casting, hot pressing and selective laser melting. A comprehensive metallurgical, mechanical and tribological characterization was performed by X-ray diffraction analysis, Vickers hardness tests and reciprocating ball-on-plate wear tests of Ti6Al4V/Al₂O₃ sliding pairs. The results showed a great influence of the processing route on the microstructural constituents and consequent differences on hardness and wear performance. The highest hardness and wear resistance were obtained for Ti6Al4V alloy produced by selective laser melting, due to a markedly different cooling rate that leads to significantly different microstructure when compared to hot pressing and casting. This study assesses and confirms that selective laser melting is potential to produce customized Ti6Al4V implants with improved wear performance.     

Ti-6Al-4V钛合金固体渗硼法表面改性

对TC4钛合金(Ti-6Al-4V)进行表面渗硼使其表面硬度显著提高.渗硼温度为1000℃到1050℃,渗硼时间为5 h到20h.文内测量和比较了渗硼后钛合金表面的微结构、形貌、相组成等性质,研究了渗硼过程中Ti,Al,V,B等元素的扩散行为.在低温短时间渗硼时,渗硼层厚度仅0.8μm,而在高温长时间渗硼时,渗硼层厚度可达15 μm.实验证明,渗硼层由TiB和TiB2两相组成,并且它们的含量随渗硼温度提高而增加.渗硼层表面主要含TiB2,其显微硬度可达2200 HV0.01,渗硼层内表层主要含TiB,其显微硬度为1100 HV0.01.渗硼层的硬度远高于TC4钛合金的硬度.     

复合添加Sc、Zr、Ti对Al-Mg合金组织与性能的影响

采用布氏硬度计、金相显微镜、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了微量Sc、Zr、Ti以及Mg含量对Al-Mg合金的显微组织与布氏硬度的影响。结果表明,单独添加Sc、Zr元素的合金与未添加的Al-Mg合金的铸态组织相比,合金的晶粒组织得到了一定的细化,复合添加Sc、Zr、Ti3种元素的合金铸态组织的晶粒细化程度更为明显。同时在Sc、Zr、Ti相同含量下,Mg元素的增加也能进一步细化合金的晶粒组织,这是由于Mg元素固溶强化的结果,使得合金的布氏硬度提高。对Al-10Mg-Sc-Zr-Ti合金进行均匀化退火处理后,合金的硬度较铸态组织提高了10%,这是Al3(Sc1-xZrx)、Al3(Sc1-xTix)及Al3(Sc1-x-yZrxTiy)大量沉淀相二次析出,弥散度增大、分布更加均匀的结果。     

离心铸造法制备Al3Ti/Al原位自生功能梯度复合材料

采用离心铸造法，用TiO2粉末与纯铝熔液原位反应生成Al3Ti颗粒增强相，获得了组织和性能在径向上呈梯度分布的Al3Ti/Al功能梯度复合材料。考察了材料的显微组织和硬度，Al3Ti颗粒和材料硬度在径向上由外向内呈梯度分布。研究分析了离心和转速、TiO2加入量和激冷强度对复合材料组织和硬度的分布梯度的影响。结果表明，这些因素对复合材料组织和性能分布梯度的影响较大。