铝合金板材三向应力状态下的成形性能

基于覆层板椭圆液压胀形试验对铝合金2B06板材在三向应力作用下的成形性能进行了研究。通过不同椭圆长短轴比的椭圆胀形试验获取成形板材的等效应力-应变曲线,同时,改变包覆层板的材料和厚度,进而探究其对成形板材的流动性的影响。结果表明:在有包覆层板作用的情况下,发生颈缩时等效应力-应变曲线能够达到更大的应变量,并且随着凹模椭圆长短轴比的减小,流动应力曲线与圆(椭圆长短轴之比为1)胀形的曲线偏差也越来越大;当包覆层板的强度系数、加工硬化指数以及厚度越大时,成形板材受到包覆层板的厚度法向应力越大,试件壁厚分布也更加均匀。合适的包覆层板能够显著地改善成形板材的流动特性。     

超塑性自由胀形温度对Ti2AlNb板材壁厚分布的影响

为研究Ti_2AlNb合金高温超塑性自由胀形时的壁厚分布规律,对初始厚度均匀的Ti_2AlNb板材进行有限元模拟和试验研究.在胀形温度分别为910、930、950和970℃时,采用恒应变速率法对最终胀形试样的壁厚分布进行数值模拟,研究了胀形后试样的壁厚分布规律.结果表明:Ti_2AlNb板材在胀形后曲面壁厚分布不均匀,易呈现出不规则球形;胀形温度对曲面形状和壁厚具有较大的影响,变形温度对Ti_2AlNb板材超塑性自由胀形壁厚分布影响较大.在此基础上,引入温度敏感性指数n,对预测胀形壁厚的E-K模型进行修正.研究结果为Ti_2A1Nb合金在航空航天复杂薄壁结构件的超塑成形提供一定的参考依据.     

AZ31+Y+Sr镁合金板超塑成形中空洞演化

针对添加了Y和Sr元素双辊连铸连轧(TRC)AZ31镁合金板材气胀成形过程中空洞形成进行了研究,采用了双辊连铸连轧工艺制备出1 mm厚的AZ31和AZ31+Y+Sr板材,并进行了气胀成形实验.通过宏观测量与金相观察对胀形件进行分析,结果表明:连铸连轧工艺能够有效细化晶粒,在同等温度条件下,添加了Y和Sr元素的AZ31板材其超塑性能比普通双辊连铸连轧AZ31板材有显著提高;胀形件顶部比球面的空洞尺寸大、数量多,空洞的形成经过了形核、长大和聚合三个阶段,最终导致材料的断裂.     

铝合金异形底盒形件预胀成形数值模拟

复杂曲面零件成形一直是诸多学者的研究热点,为了提高复杂曲面零件的成形性能以及壁厚均匀性.以铝合金异形底盒形件为研究对象,采用预胀的充液拉深技术对5A06铝合金盒形件进行数值模拟,探索预胀压力和预胀高度等参数对异形底盒形件成形的影响规律,分析成形过程中控制参数变化对零件成形性能以及壁厚分布的影响.当预胀压力为8 MPa,预胀高度为12mm,液室压力为20 MPa以及压边间隙为1.03 mm时为本模型的最合理方案.为异形底盒形件充液拉深成形的工艺参数的制定提供了参考以及对复杂零件成形的工艺分析具有一定指导意义.     

热态气压胀形聚碳酸脂板材盆形件有限元分析

为了研究聚碳酸酯板材在热气压胀形过程中的几何形状变化、应力、应变分布及璧厚等参数的变化情况,利用DYNAFORM软件对板厚为4 mm、直径100 mm聚碳酸酯盆形制件加工过程进行数值模拟,并且得出了相应的结论.分析表明:聚碳酸酯板材在均匀增压至某特定数值时,有一个突然的变形.在纬向应变分布,璧厚分布及位移变化所得的云图中均有一个临界圆,这使得制件的璧厚从临界圆到压边圈的厚度逐渐增加.实验结果与有限元分析结果一致.     

AZ31镁合金心形件超塑气胀成形过程数值模拟

在超塑成形条件和超塑成形机理基础上,采用有限元分析软件MSC．MARC对AZ31镁合金薄板心形件,在不同成形温度和应变速率条件下的恒应变速率超塑气胀成形过程进行了数值模拟分析．设计20组模拟参数组合对胀形件的壁厚、危险区域进行分析,得出AZ31镁合金薄板心形件具有最佳成形质量时的温度值、应变速率值以及在此条件下的压力／时间关系（P—t曲线）．同时本文对心形件的胀形过程以及成形特点进行了分析,对AZ31镁合金薄板心形件在胀形过程中．可能出现的缺陷位置做了预测．     

粘塑性材料胀形过程的理论分析和实验研究

金属粘塑性成形过程泛指必须考虑应变速率影响的成形过程。目前,这种成形方法已成功地应用于生产难变形材料的重要宇航锻件,因此,引起了压力加工领域的研究人员的关注。鉴于金属在超塑性状态下成形是典型的粘塑性成形过程,本文试图以超塑性板材胀形过程为对象,对粘塑性成形过程的分析方法进行探索。作者在对考虑加工硬化影响的胀形过程所进行分析的基础上,提出一种超塑性板材胀形过程的分析方法,用这种方法可以模拟分析胀形压力为常数以及应变速率恒定的胀形过程。还可以对从过程的最后阶段到原始状态的全过程进行模拟。因此,本文提出的方法可以提供超塑性板材胀形过程的主要信息。引入作者提出的相对压力p~*,可使影响起塑性板材胀形过程的因素归结为p~*和m两个因素,同时使所得结果具有普遍意义。理论分析和计算结果表明,壁厚均匀性主要取决于m值,因而可以通过控制坯料内温度场以达到要求的壁厚均匀性。本文还提供了用作者提出的方法确定的线图,以便确定最佳的胀形压力或胀形压力随时间变化的关系。     

环形件复合液压成形模拟研究

采用充液拉深筒形件再液压胀形的复合液压成形工艺成形环形件,利用DYNAFORM5.9软件对环形件复合液压成形过程进行模拟,探究不同工艺因素下预成形筒形件对环形件成形质量的影响,因素包括拉深比、最大液压、凸模圆角半径及中间退火。结果表明:随着拉深比增大,筒形件和环形件的最薄点壁厚逐渐减小;采用单拐点液压加载的筒形件充液拉深成形中最大液压愈大,得到的环形件壁厚减薄愈剧烈,最薄点壁厚愈小;随着凸模圆角半径的增加,筒形件圆角处壁厚增加,胀形后环形件最薄点壁厚减小;在复合液压成形的两工序间对筒形件进行中间退火,有利于后续加工,提高成形性能。     

CSP工艺和常规工艺生产的冷轧板成形性能研究

通过PAM-STAMP 2G分析了不同板厚、摩擦系数、压边力等因素对CSP工艺与常规工艺的冷轧板胀形过程的影响,对两种工艺的冷轧板在胀形过程中板料的厚度分布均匀性、胀形深度、成形性能等进行了比较分析。结果表明:CSP工艺与常规工艺DQ级冷轧板的胀形深度基本相同。当摩擦系数为0.12板厚为1.8 mm时,以CSP为原料的冷轧板CSP工艺与常规工艺冷轧板的胀形深度差值最大,最大差值达0.25 mm。随着摩擦的增加,两者胀形深度相差减少。在弹性形变的过程中,两者厚度变化均匀性一致。在局部发生屈服形变时,常规工艺冷轧板的厚度分布均匀性要稍好,但两种工艺冷轧板的总体厚度分布均匀性相差不大。     

双层板渐进成形对成形件表面质量和壁厚均匀性的影响

为改善成形件的表面质量和壁厚均匀性,提出双层板渐进成形方法。以典型圆锥件为研究对象、5052铝合金板为目标板、304不锈钢板为辅助板,实验分析成形件的表面粗糙度和壁厚分布,探讨辅助板对成形件表面质量及壁厚均匀性的影响。结果表明:单层板和双层板渐进成形件表面质量差异明显,在目标板厚度≥0.6 mm的条件下,双层板渐进成形可获得表面质量更好的零件;辅助板厚度对成形件表面粗糙度也有影响,合适的辅助板厚度可改善成形件壁厚分布均匀性,增大最小厚度。     

工艺参数对3D打印陶瓷零件质量的影响

3D打印技术可用于制造结构复杂、致密度高的陶瓷零件,其工艺参数的选择对零件的加工质量具有重要影响.不同挤出头直径下,挤出速度随着挤出压力的增大而加快,分层厚度与挤出头直径相关,而扫描速度与挤出速度的配合关系会直接影响陶瓷零件的成型精度.试验结果表明:在挤出头长度为5 mm,挤出头直径为0.6 mm,挤出压力为4 kg/cm2,扫描速度为20 mm/s,分层厚度为0.5 mm的打印参数下,能够打印出较理想的陶瓷零件.     

碳纤维复合材料原位增材制造设备与工艺

为了实现碳纤维增强热塑性复合材料（CFRTC）高质高效原位增材制造,设计一种激光聚焦加热CFRTC原位增材制造平台,以单向连续碳纤维增强聚醚醚酮热塑性复合材料（T800 CF/PEEK UD）预浸带为原材料开展CFRTC成型工艺相关研究. 制备环形样件进行剪切强度测试表征,通过扫描电子显微镜观察样件的截面形貌,确立激光聚焦加热CF/PEEK的可行工艺参数窗口与较优工艺参数. 结果表明,CF/PEEK成型件强度受激光聚焦加热温度、成型速度影响较大,均表现出随激光聚焦加热温度与成型速度的增加,先增大后减小,当成型速度为30 mm/s和激光加热温度为450 ℃时,环形样件有较高的剪切强度,并且表现出较少的微观缺陷.     

S355J2W钢自阻加热弯曲成形回弹控制与质量分析

为研究S355J2W高强钢板自阻加热弯曲成形过程中电流密度对回弹的影响及成形件的质量,设计了自阻加热V形弯曲试验和自阻加热几字形弯曲试验,通过改变自阻加热时加载的电流密度大小对成形后零件的回弹现象进行研究.根据试验结果,选择成形精度最高、回弹现象最小的几字形零件进行质量分析,并将其与室温成形的几字形零件进行对比,从而研究自阻加热弯曲成形工艺的优势.将所选取的两个几字形零件分别划分为9个不同的区域,对不同区域的试件进行显微组织观察与力学性能测试,将单向拉伸试验、冲击落锤试验与显微硬度的测试结果作为评价成形件质量的标准,同时将两个零件在力学性能上的差异与显微组织观察的结果联系起来.结果表明:随着电流密度的增大,S355J2W钢自阻加热弯曲成形过程中的回弹得到改善;相比于室温成形的几字形零件,采用自阻加热弯曲成形工艺可以很大程度地改善回弹现象;并且自阻加热成形件的组织更加均匀,其力学性能指标,如抗拉强度,延伸率,冲击韧性和显微硬度也有所提高.     

带横向外凸筋多楔轮旋压成形规律及工艺研究

为解决带较高横向外凸筋的多楔轮需整体成形三凸筋且凸筋部位难成形的问题,采用多道次旋压成形工艺方案并采用基于SIMUFACT的有限元模拟和实验相结合的方法对其成形过程进行研究.基于旋压成形工艺理论分析,建立了旋压成形有限元模型.模拟分析了圆形板坯成形过程中应力、应变场分布,分析了第1至4道次旋压成形过程中材料塑性流动规律.总结了不同旋压设备工艺参数下零件成形效果,分析表明不同旋轮进给速度与摩擦系数对多楔轮凸筋充填效果和成形载荷存在较大影响.并以旋轮进给速度、摩擦系数、芯模转速为自变量,建立3因素3水平正交试验,获得每种工艺方案下最大成形载荷、凸筋充填程度数据.结合灰色理论对带横向外凸筋多楔轮旋压成形工艺参数进行了优化,证明了在较小的旋轮进给速度与摩擦系数下能够保证凸筋的充填质量和零件整体的成形效果,在CDC-S100E/R4旋压机上进行了试验,成功将初始板坯由3.0 mm整体增厚到3.4 mm,凸筋部位增厚到6.9 mm,验证了该成形方案与灰色系统理论优化的可行性.     

纸浆模塑快速打样用砂模的制作工艺及其性能

为缩短纸浆模塑制品打样周期、降低成本,依据纸浆模塑真空吸滤成型原理,使用桐油砂模替代金属模具作为快速打样成型模具,对桐油砂模的制作工艺进行了详细研究,分析了桐油质量、膨润土质量、干燥温度、干燥时间等因素对砂模性能的影响。试验结果表明,以40～60目粒径的硅砂制作砂模,影响砂模性能的因素依次为:桐油质量、膨润土质量、干燥时间、干燥温度;得到原料配比和制作工艺的较优组合:硅砂100g,桐油6g,膨润土2g,干燥温度200℃,干燥时间25min,砂模厚度10mm。检测试验表明,砂模强度、滤水性能满足上机打样模具要求。     

锌合金熔融沉积三维打印工艺

针对现有金属件增材制造技术存在设备开发及运行成本高、成形效率低的问题,提出新的低成本且适用于中、低熔点金属材料的增材制造技术--熔融沉积3D打印成形,介绍了该技术原理.采用自主开发的成形设备,开展锌合金熔融沉积3D打印成形工艺试验,研究喷嘴高度、扫描速度和搭接率对成形效果的影响.研究结果表明：金属熔融沉积单道轨迹宽度与高度成反比例关系;当喷嘴高度为25~35 mm,扫描速度为8 mm/s时,所得的单道轨迹质量较好;当路径搭接率为35%~40%时,沉积单层表面质量较好;采用熔融沉积三维打印工艺所成形锌合金实体的致密度可以达到97%以上;通过提高坩埚加热温度、成形基板温度、退火温度和退火时间,可以显著增强成形件的致密度;采用金属熔融沉积三维打印工艺,可以实现具有复杂形状内流道模具的成形,不仅可以降低加工难度,还可以提高成形效率;熔融沉积三维打印成形锌合金实体的抗拉强度为198 MPa,屈服强度为140 MPa,伸长率为0.453%,拉伸性能与传统挤压铸造工艺相当,实体的显微组织呈现更细化的树枝状.     

某重型汽车挡泥板成形过程模拟与工艺优化

针对重型汽车挡泥板成形过程中拉延不足的问题,运用数值模拟技术对其成形工艺过程进行分析,根据分析结果,进行工艺优化和模拟验证,得到优化的工艺补充面以及合理的拉延筋高度及分布参数:工艺补充面在宽度和长度方向上补充线长增加到200 mm;过渡圆角加大到150 mm;在拉延筋设置高度中,较浅拉延筋是2.5 mm,较深拉延筋是4 mm。试模结果表明,其有效地解决了制件成形过程拉延不充分的问题,保证了产品质量;对该类零件模具工艺设计具有参考意义。     

Q345钢凝固组织的模拟计算

运用ProCAST软件对Q345钢凝固过程进行数值模拟.铸坯中心等轴晶率模拟结果与工业试验用钢检测结果相一致,同时应用CAFE机理研究了过热度对Q345钢铸坯凝固组织的影响及规律。结果表明,过热度对凝固组织结构影响较大,晶粒平均半径由75℃的0.231 mm降低到15℃的0.191 mm。因此,实际生产过程中,在保证钢液顺利浇注的情况下,综合考虑铸坯质量与生产顺利,过热度需控制在15℃左右为宜。     

试样尺寸对水蒸气扩散系数瞬态测试的影响

为了分析试样尺寸对水蒸气有效扩散系数瞬态测试结果的影响,利用瞬态法测试底面积为50 mm×50 mm,长度分别为120、150、200、250 mm的4种B04级加气混凝土试样沿长度方向的水蒸气有效扩散系数,比较实验结果与采用标准稳态法的测试结果.结果表明,随着试样尺寸的增长,水蒸气有效扩散系数的瞬态测试值逐渐降低.长度为120 mm试样的瞬态测试值略高于稳态测试值,相对湿度高于50%时的最大偏差不超过10%,耗时为24 h;长度为150 mm试样的瞬态测试值与稳态测试值在整体上最为接近,在整个相对湿度区间的最大偏差不超过13%,测试耗时为36 h;长度为200、250 mm试样的瞬态测试值比稳态测试值显著偏低,最大偏差超过25%,耗时均超过60 h.根据测试结果,建议采用长度约为150 mm的试样对该型加气混凝土的水蒸气扩散系数进行瞬态测试.     

油炸时间及温度对方便面水分及含油量的影响

阐述了方便面的水分含量及含油量是影响方便面品质的两个重要因素,研究了油炸时间和温度对方便面水分含量及含油量的影响.结果表明：油炸时间越长、油炸温度越高,面饼失水程度越大,含油量越高.说明油炸时间和温度对面饼中水分含量及含油量的影响是相互关联、存在一定的相关性的.