AZ31B镁合金轴对称件单点无模温渐进成形新工艺规律

研究并掌握镁合金板材在不同工艺参数条件下的渐进成形规律对完善镁合金单点温渐进成形工艺有着重要的理论和实际应用价值。以变锥角圆台件为研究对象,以有限元软件ANSYS/LS-DYNA为工具,以成形件的等效应力、减薄率和板厚变化为研究指标,研究了不同工艺参数:成形温度、摩擦条件和工具头直径对AZ31B镁合金板材单点温渐进成形的影响。结果表明:在成形温度为250℃,静摩擦系数为0.2、动摩擦系数为0.1,工具头直径在10~12 mm范围内,AZ31B镁合金板材具有良好的单点渐进成形性能。     

AZ31B镁合金无模单点温渐进成形回弹影响因素研究

以变锥角圆台件为研究对象,基于渐进成形机理并运用ANSYS/LS-DYNA有限元模拟软件,以成形件的等效应力和成形件中截面的回弹量为主要研究指标,研究了不同工艺参数对AZ31B镁合金板材无模单点温渐进成形回弹的影响,重点分析了成形温度、摩擦条件和工具头直径对AZ31B镁合金板材无模单点温渐进成形后工件回弹量的影响规律.研究结果表明:当成形温度为250℃,静摩擦系数为0.2、动摩擦系数为0.1,工具头直径在Φ10 ～ Φ12 mm范围时,最有利于对AZ31B镁合金板材无模单点温渐进成形后成形件回弹的控制.     

基于改进蚁群算法的渐进成形工艺参数优化

针对渐进成形板厚分布不均、易导致局部破裂的问题,以平均减薄率作为目标对象,提出一种用于渐进成形工艺参数组合优化的改进型蚁群算法。通过回归分析,建立了以成形角、工具头直径、初始板厚和轴向进给量为自变量的减薄率四元二次型模型,给出了减薄率最小值优化问题模型及其约束条件。针对不同成形角的圆台件,通过蚁群算法,寻找到符合目标的最优工艺参数组合为工具头直径Φ10mm、初始板厚1.0mm和轴向进给量1.0mm。以成形角30°,37°,45°和60°的圆台件为例,利用优化所得工艺参数分别进行ANSYS/LS-DYNA仿真和Al1060铝板实验。结果表明,与Sine法则减薄率相比,改进蚁群算法、仿真及实验的减薄率偏差最大分别为0.823%,1.16%和3.4%。     

镁合金板材超声激励软模拉深（英文）

综合固体颗粒介质成形和超声振动塑性成形技术,提出超声激励颗粒介质成形工艺。为了揭示超声激励对板材软模拉深的影响,在AZ31B镁合金板材固体颗粒介质拉深成形中,运用振动频率20 kHz、最大输出功率1.5 kW的超声振动系统对凹模施加激励。研究表明,超声激励促进颗粒介质的流动性及其传递内压性能;超声振动改变板材拉深中的成形规律并有效降低成形载荷,且随着超声振幅的增加,载荷降低比例越高,这是表面效应和体积效应综合作用的结果。     

基于超声振动的镁合金双锥件颗粒介质成形工艺

针对结构复杂且具有局部小特征的镁合金双锥件成形制造难的问题,提出一种超声振动辅助颗粒介质成形新工艺。基于有限元软件ABAQUS平台,从超声振动影响板材-模具及板材-介质之间摩擦因数的角度,建立AZ31B镁合金双锥形件的VGMF仿真模型,探讨不同振幅及压边间隙等工业参数对镁合金板材成形性能的影响。并运用有限元分析结果开展相应条件下的镁合金双锥形件VGMF相关试验,对模拟结果进行有效验证,证明该新工艺的适用性。结果表明:当压边间隙为1.25倍板厚时,板材具有较高的极限拉深比;超声振动能够有效降低成形力,改善壁厚均匀度,提高板料的成形极限,VGMF工艺为镁合金板材成形复杂截面零件提供新方法。     

超声振动对渐进成形过程成形力的影响

为研究超声振动对成形过程中塑性变形的作用机理,探究了不同超声振幅与不同步距条件下超声振动对成形力及微观组织的影响。首先,搭建了基于数控铣床的超声辅助渐进成形实验平台,其中施加在工具头上的超声振动振幅可调。然后,进行了不同超声振幅以及不同步距条件下的直槽渐进成形实验,并对轴向和横向成形力进行了采集与分析,对施加超声振动条件后成形件的微观组织进行了观察。结果表明,施加超声振动后轴向力和横向成形力都有所减小,其中横向力的减小效果比轴向力明显,较小步距相比较大步距对于成形力的减小具有更好的效果。成形力下降率随着超声振幅的增大而增大,但是减小幅度会随成形步的增加而减小。     

薄板振动渐进精密成形工艺及变形力分析

介绍了金属薄板振动渐进成形的工作原理,分析了成形工具的参数间的关系,得出了金属薄板变形区所需变形力的表达式。通过Matlab软件计算,对成形过程中金属薄板被施加振动载荷和不施加振动载荷的变形区所需变形力进行比较,在施加了振动频率10 Hz和振幅0.05mm的振动载荷情况下变形力可降低26.3%,从而可缩小成形工具的径向尺寸,提高成形零件的尺寸精度,降低加工能耗。     

有模单点渐进成形工艺参数对1060铝合金成形性能的影响

为了研究各工艺参数对有模单点渐进成形直壁筒形件成形性能的影响,采用正交实验法,对层间距、工具头半径、进给速度和成形道次4个工艺参数进行优化设计,对板料变形区厚度进行仿真研究,并通过极差分析,得出各工艺参数对成形后板料最小厚度的影响。研究结果表明:各工艺参数中,成形道次数对板料成形最小厚度影响最大,工具头半径影响最小;对1 mm厚的1060铝合金板进行优化后,最小成形厚度为0.389 mm,比2道次成形后的最小厚度0.242 mm提高了60%。因此,在有模单点渐进成形直壁筒形件过程中,成形时间允许时,可适当增加成形道次,提高成形质量。     

工具头大小对板材多点复合渐进成形过程影响的有限元分析

多点渐进成形具有变形均匀、可成形性强、成形效率高且能有效抑制失稳等优势。通过建立金属板材多点复合渐进成形三维有限元模型,对不同尺寸大小的工具头成形典型方锥台制件的多点复合渐进成形过程进行了数值模拟和分析,探讨了工具头大小对成形件的等效塑性应变、成形精度、厚度减薄率等的影响。通过对仿真结果的对比分析表明:工具头直径越小,制件成形区的厚度减薄越严重,越易产生破裂;工具头直径越大,制件变形越均匀、成形精度更高,但法兰区的等效塑性应变更大、越易产生起皱。     

方锥形盒数控单点渐进成形工艺及表面质量研究

针对钛合金强度高、冲压成形难度大的问题,以某热电器件方锥形外壳为研究对象,基于ANSYS/LS-DYNA模拟分析平台对单点渐进成形过程进行有限元分析,探讨渐进成形工艺下钛合金的塑性变形规律及特征,并针对层下压量、工具头直径、板料厚度3个因素进行正交试验分析。研究结果表明:各因素对板料减薄率和最大表面压力的影响趋势基本一致,影响最大的因素是工具头直径,其次是板料厚度、层下压量。实际生产中,可以适当增加层压下量以提高生产效率,由正交试验分析得到最佳工艺参数:工具头直径为φ14 mm,板料厚度为0.5 mm,层压下量为1 mm。     

成形参数对AZ31B镁合金板料渐进成形表面质量及温度的影响

介绍了镁合金摩擦生热渐进成形原理,并研究了在工具头行进速度为1000 mm·min^-1下,工具头主轴转速(1000~6000 r·min^-1)、轴向进给量(0. 5~3 mm)、成形角度、工具头半径、环境温度对厚度为2 mm的镁合金板料圆锥台零件成形性的影响。实验结果表明:随着主轴转速的增加,零件表面质量先升高后降低;零件表面质量随着轴向进给量的增加而降低;在成形极限角内,零件表面质量随着成形角度增加而提高;零件表面质量随着工具头半径增加先升高后降低;加工时环境温度对成形结果有影响。通过摩擦生热的方式对AZ31B镁合金板料加热,板料温度会随着主轴转速、轴向进给量和工具头半径递增而增加,成形角度对板料温度的影响不大。     

AZ31B镁合金热渐进成形实验研究

单点渐进成形中通常用最大成形角来表示成形极限,对于研究尚少的热渐进成形,研究其成形极限能够对后期该材料的相关实验研究有借鉴作用。提出一种以油浴方式对AZ31B镁合金板料进行加热处理,并以此辅助的热渐进成形实验,用升高温度梯度的方式探索了合适的加工温度,并在该温度下研究不同板料厚度下的成形极限。结果表明:在介质油温度为200℃左右时,板料的加工性能良好,可以进行渐进成形实验,成形件完整且无明显缺陷;在此温度下,1 mm厚的板料成形极限为45°~47°,1.5 mm厚的板料成形极限为60°~62°。     

AZ31B镁合金板热渐进成形的精度研究

成形精度差是限制单点渐进成形发展的重要因素,针对单点渐进成形技术难以实现对材料高温处理再加工的问题,提出一种基于液体介质加热的单点渐进成形方法,并通过依次提高温度的方法,探索了适合进行AZ31B镁合金板料单点渐进成形的实验温度。同时,研究了在该温度下采用单点渐进成形方法加工AZ31B镁合金方锥件时,成形角对精度的影响。结果表明:液体介质加热的方法对单点渐进成形有效,在加热油温达到200℃时能够完成镁合金板料的单点渐进成形过程;方锥成形件的精度影响分两种形式——侧壁鼓凸和棱边回弹,并且随成形角的增大,侧壁鼓凸和棱边回弹的回弹量都减小。     

Flexible die drawing of magnesium alloy sheet by superimposing ultrasonic vibration

Combining solid granule medium forming technology with ultrasonic vibration plastic forming technology, ultrasonic vibration granule medium forming (UGMF) technology was proposed. To reveal the effect of ultrasonic vibration on flexible-die deep drawing, an ultrasonic vibration with a frequency of 20 kHz and a maximum output of 1.5 kW was on the solid granule medium deep drawing of AZ31B magnesium alloy sheet. The results revealed that ultrasonic vibration promotes the pressure transmission performance of the granule medium and the formability of the sheet. The forming load declines with the ultrasonic amplitude during the drawing process as a result of the combined influence of the “surface effect” and the “softening” of the “volume effect”.     

超声振动辅助滚压参数对钛合金表面残余应力的影响

结合有限元分析和实验研究,基于与普通滚压工艺的对比,对超声振动辅助滚压强化钛合金表面的残余应力场进行分析,获得了沿改性层深度方向的残余应力变化和瞬态应力分布云图。结果表明:与普通滚压相比,超声振动辅助滚压可改变滚压头和材料表面接触力的作用方式,使应力波沿着材料深度方向动态传播,从而产生更深的残余压应力影响层,并导致压应力层下移。在实验参数条件下,最大残余压应力值和表面残余应力值都随着静压力的增大而显著增大;随着主轴转速的增大,最大残余压应力值明显单调增加,而最大残余压应力层深度逐渐减小;振幅对残余应力场的影响不十分显著。     

椭圆双向超声振动渐进成形对6061铝合金薄壁件力学性能和微观结构的影响

为了在加工复杂薄壁件的过程中改善其工艺性能和使用性能，对6061铝合金复杂薄壁件双向振动超声渐进成形后的力学性能和微观结构进行了研究，对比了传统渐进成形、垂直单向超声振动渐进成形和椭圆双向超声振动渐进成形工艺，对成形后的试验件进行硬度测试、残余应力分析以及扫描电子显微镜观察，以验证双向渐进成形工艺对铝合金复杂薄壁件成形性能和使用性能的提升效果。硬度试验结果表明，椭圆超声振动渐进成形能够软化材料，增加材料塑性和韧性，从而提高6061铝合金成形复杂薄壁件的能力，试验件断裂面端口产生大量韧窝的现象也进一步证明了这一观点。试验件成形表面的微观形貌特征表明椭圆超声振动渐进成形在改善试验件表面质量方面具有显著优势。此外，发现椭圆超声振动渐进成形方法能够在6061铝合金表面形成残余压应力层，有利于提高薄壁件的抗疲劳性能。     

超声辅助搅拌摩擦焊温度场及残余应力场分析

超声辅助搅拌摩擦焊是一项在搅拌摩擦焊的搅拌头上添加轴向高频振动的新技术. 以6 mm厚7075铝合金材料为研究对象,建立了超声辅助搅拌摩擦焊与普通搅拌摩擦焊接的热源模型,通过ANSYS软件研究了轴向振动对焊接过程温度场以及焊后残余应力的影响规律. 结果表明,轴向振动的添加能够增大热输入量,提高焊接峰值温度且降低焊缝残余应力;在相同转速及焊接速度下,当振动频率一定时,焊接峰值温度和焊后残余应力随着振动幅值的增加而增大;当振动幅值一定时,随着振动频率的增大,焊接峰值温度及焊后残余应力也相应增加.     

钛合金腹板高速超声椭圆振动铣削力研究

高速超声椭圆振动切削是使切削刀具刀尖附加椭圆振动进行的超声频断续切削,突破了超声振动加工对临界速度的限制。采用自行研制的螺纹式椭圆激励式超声振动铣削刀柄装置对钛合金腹板进行铣削试验,结果表明:随着高速超声椭圆振动切削的速度增大,切削力增幅明显,且相比于普通铣削所受到的切削力约少20%。     

电子束焊接及局部热处理复合技术的数值分析

电子束焊接及局部热处理复合技术是一种多功能的电子束加工技术.文中以ANSYS有限元分析软件为平台,对2,6和12 mm厚的TC4钛合金平板电子束焊接和局部热处理时的温度场和应力场进行了数值模拟计算,详细分析了局部热处理对不同厚度钛合金平板电子束焊接温度场和残余应力场的影响规律.结果表明,在给定的计算条件下,2 mm厚TC4钛合金平板的电子束局部热处理效果最好,电子束局部热处理后上表面距焊缝中心线4 mm的区域内冷却速度基本一致,纵向残余拉应力最大值由780 MPa降低到560 MPa,减小幅度达到28%.