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。     

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。     

孔的开缝衬套冷挤压强化技术

孔的开缝衬套冷挤压强化技术是目前国际飞行制造业中最优最先进的孔冷挤压强化工艺，是提高飞机紧固因个连接结构寿命最有效的措施之一，本文就孔的开衬套挤压强化的原理，工艺系统的基本硬件组成、操作过程、主要工艺参数等方面的问题加以阐述。     

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。     

小孔构件超声挤压强化力学特性对比

普通芯棒冷挤压强化小孔易产生芯棒断裂、孔表面不光整等问题,引入超声冷挤压孔强化技术可在一定程度上解决这些问题。由于超声挤压强化速度快,按照传统的实验方法,很难对超声振动挤压机理进一步分析与理解。本文尝试采用有限元分析软件ABAQUS模拟超声振动挤压强化和传统冷挤压强化小孔的过程,对比分析该过程的两种强化方式的力学特性。结果表明:在挤压强化过程中施加超声振动能够有效减小接触力和摩擦力;在挤压强化过程中施加超声振动后,接触力和摩擦力随着时间的增加,其减小的效果更明显,说明该作用具有传承叠加效果;超声挤压在前锥段有一定冲击作用,工作段作用效果要优于前锥段;超声挤压强化小孔一定程度上丰富了定量研究超声强化理论,且对实际生产中提高强化效率、降低成本、减小摩擦、解决芯棒断裂问题具有指导意义。     

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。     

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%。     

旋翼扭力臂孔多轴疲劳准则及挤压强化效果评估

扭力臂组件是直升机旋翼系统中的重要部件之一,在飞行过程中,其承受着复杂高频振动及交变载荷,所以紧固孔连接处易发生疲劳破坏。为了改善扭力臂孔的疲劳性能,通过三维非线性接触有限元对扭力臂进行力学行为分析。基于Smith-Waston-Topper(SWT)准则,对扭力臂孔的裂纹萌生位置及疲劳寿命进行预测,并分析孔挤压工艺对扭力臂孔疲劳寿命的影响。结果表明:SWT损伤准则可以成功预测疲劳裂纹萌生位置和寿命;扭力臂孔的疲劳破坏属于I型破坏,且裂纹萌生处有三维裂纹源;随着挤压量的增加,扭力臂孔的疲劳寿命基本呈现出增大的趋势,最后趋于稳定;把扭力臂孔破坏点位置作为挤出端,寿命提升效果最好;孔面残余压应力有益于延长疲劳裂纹萌生寿命。挤压强化多轴疲劳预测方法可以为扭力臂寿命预测和优化设计提供理论依据。     

触臂冷挤压模设计

触臂产品如图1,材料为T2Y。该产品是VS1户内高压真空断路器的关键零件,我国电器产品中,它占有相当的市场份额。开关类导电产品,电器性能除设计因素外,主要取决于触头的材质和加工质量。图1触臂1·工艺设计(1)国内触臂生产企业采用数控车床加工,原材料选用(52×19×162)mm的厚臂铜管,单件加工工时合计2h,单件用料2·625kg,表面粗糙度值Ra=1·6μm,如果采用冷挤加工,挤压产品如图2,单件加工时减至0·5h,用料仅为1·54kg,省料1·11kg。因此决定采取冷挤压加工工艺。(2)冷挤毛坯的开头与尺寸。毛坯选用50mm×33mm×162mm的非标准铜管,…     

孔挤压强化疲劳增寿效益的试验研究

为研究芯棒挤压和开口衬套挤压工艺的疲劳增寿效益,以及应力水平高低对增寿效益的影响,针对飞机结构中常用的铝合金和钛合金,设计孔表面状态分别为未挤压、芯棒挤压和开口衬套挤压的含孔细节模拟试件。通过模拟试件等幅谱下疲劳试验,获得裂纹形成、扩展和总寿命,通过对试验数据的统计对比分析,对芯棒挤压和开口衬套挤压工艺的疲劳增寿效益进行对比,研究应力水平高低对疲劳增寿效益的影响,分析在裂纹形成和扩展阶段的疲劳寿命增益。     

芯棒规格对孔挤压强化效果的影响

为进一步优化孔挤压工艺效果,利用有限元软件Abaqus6.12对300M钢孔挤压工艺的三维模型进行了数值模拟,重点研究芯棒规格对孔挤压强化效果的影响。模拟结果表明芯棒形状与尺寸对孔挤压效果有明显影响:过盈部位位于芯棒后通过部分时,孔壁获得一定深度的残余压应力场且轴向塑性形变量最小,强化效果最优;过盈部位位于芯棒后通过部分,过盈部位长度不同的各工艺中,过盈部位长度最大时获得最优强化效果;适当增大芯棒出口直径,可提高强化效果。过盈部位位置、过盈部位长度、入/出口锥度、芯棒出口直径等表征芯棒规格的参数均会对孔挤压强化效果造成一定影响。     

精孔加工精度的保证方法

孔的精加工中对孔距精度、孔径精度、孔表面粗糙度有要求。在普通钻床上加工,无模具定位孔距时其孔距精度较难保证。如在技能考试中,单件加工一个零件,要求两孔距尺寸50mm±0·02mm;孔与工件边缘尺寸为10mm±0·02mm;孔径为10H7(+00·015);孔表面粗糙度Ra=0·8μm(见图1),现浅谈其加工方法。加工方案为:9·8mm钻头钻孔、9·96mm铰刀粗铰、10H7铰刀精铰。1·孔距精度的三种保证方法(1)用调整法保证孔距工件外形加工垂直两面基准,达到形位公差要求,划钻孔十字中心线。在A和B孔中心钻、攻M6内螺纹,分别放两个套,套外径为10+00·00…     

关于解决履带板体及销套深孔冷挤压问题的工艺研究

本文针对材料和结构不同的工件(销套和板体)的内孔,用钢球挤压的方式进行强化加工,即在钢球上施加推动力进行推动钢球挤压孔壁,同时验证了深孔冷挤压可以改善工件的质量。     

Q460高强度钢内螺纹冷挤压试验研究

传统的内螺纹冷挤压加工仅适合于强度低、塑性好的非铁金属以及低碳钢的加工,而飞机、高速列车等关键部件的内螺纹需要采用高强度钢进行加工.针对高强度钢内螺纹的冷挤压加工过程中,润滑液的选择、挤压速度、工件底孔直径、挤压次数等加工条件对丝锥的磨损与折断以及内螺纹的加工质量影响很大的问题,通过对Q460高强度钢内螺纹冷挤压过程的试验研究,分析了润滑液、工件底孔直径、挤压速度与挤压次数对挤压扭矩与挤压温度的影响,并优选工艺参数获得理想的内螺纹,为进一步提高内螺纹的表面质量和疲劳性能提供新的依据.试验结果表明,Q460高强度钢内螺纹冷挤压加工宜采用一次成形工艺,选用黏度值在10～12的流体薄油膜润滑液进行冷却润滑,工件底孔直径最佳取值范围在21.20～21.30mm,一般选取的挤压速度为30～60 mm·min-1.     

环体零件加工工艺方法改进及夹具设计

环体结构如图1所示,它是由前环体1、后环体2两个零件组装而成。在该工件上有三个安装丝杠的轴承孔13- 00··000047mm(前、后环体上对应均有),使用时需要在该孔中安装接触球轴承,因而对孔的尺寸及形位精度要求较高,其中13 -00··000074mm孔中心线对零件中心线     

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。     

大型箱体特大孔调头镗削工艺技术

采用普通铣镗床TPX6113-2加工大型箱体特大孔的调头镗削工艺综合了普通工艺装备与新技术,采用特殊装夹定位工艺方法,减少了反复装夹次数,保证了工件装夹定位的牢固性。设置辅助工艺基准点、线、面与数字的等量关系,控制等量误差精度,保证大孔调头后孔系加工中的同轴度。用平旋盘大孔镗刀架加工特大孔1 120+0.2+0.1和960+0.15+0.05mm的工艺与实践解决了中小型机床设备加工大型工件时,装夹定位难的问题和调头后定位难保证同轴度的问题。     

衬套冷挤压强化孔疲劳寿命研究

采用仿真分析方法对衬套挤压强化过程应力分布情况进行研究,对比芯棒拉力及强化后孔径实际值,分析仿真模型的准确性。基于强化后模型的应力情况对试验板进行名义应力法的疲劳寿命预测。对试验板进行疲劳试验得到两个孔位的疲劳寿命值,对断口位置进行分析。结果表明：衬套挤压强化后在孔周产生很高的周向残余应力区,可以有效缓解孔壁应力集中现象,提高孔的疲劳寿命。挤压强化后,孔的挤入端较挤出端更容易产生疲劳裂纹。疲劳寿命预测结果与试验结果有较好的一致性,能够为衬套结构设计进行尺寸合理性验证及疲劳寿命评估。     

机械加工工序误差分析与计算（下）

2.工序误差计算示例在各种机械加工工序中有很多种加工工序误差,包括其所采用的工艺装备,如夹具、刀具、量具等,本文以公司加工某衬套的钻工为例,对钻工工序误差分析进行计算和说明。图2为我公司生产某衬套的结构图,按图2要求,需保证两孔4＋00.018mm的孔边距30＋00.06mm及一孔到轴端面的距离（20±0.1）mm。     

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.