钛合金筒形件轧-旋成形研究进展

钛合金筒形件具有轻质、高强、耐腐蚀等优点,在航空、航天和兵器领域有着广泛的应用与需求。针对目前的钛合金筒形件成形制造工艺难以满足大直径薄壁长筒形件的高效、低成本制造要求,提出了一种环轧-旋压(轧-旋)成形工艺制造钛合金筒形件的方法。在轧-旋成形工艺中,坯料历经环轧线接触与旋压点接触下的连续局部加载增量成形和显著的不均匀变形,其变形过程复杂,微观组织不均匀,容易发生破裂,影响筒形件的成形质量。为此,基于两相钛合金自洽模型和Oyane韧性准则,建立了耦合损伤的轧-旋宏微观仿真模型,研究了TA15钛合金筒形件轧-旋过程中的宏观变形行为、微观组织和损伤破裂演化规律。发现工件经轧-旋成形后,外层应变较大,中间层和内层基本相同;工件温度沿壁厚由内到外逐渐降低;α晶粒尺寸外层最小,内层和中间层相差不大;α相体积分数沿壁厚由内到外逐渐降低;工件内表面在环轧后的旋压过程中,由于正应力三轴度以及高应变速率的共同作用,最易发生破裂。     

火箭发动机壳体开裂原因

某火箭发动机壳体在进行静力试验时发生开裂,通过化学成分分析、力学性能测试、金相检验、断口分析等方法,对壳体的开裂原因进行了分析.结果表明,成分偏析导致壳体在旋压过程中产生微观缺陷;在水压试验过程中,水中的活性离子会加速裂纹的扩展,导致壳体在静力试验时发生氢脆和应力腐蚀开裂.     

某重型汽车一桥摆臂开裂原因分析

某重型汽车的一桥摆臂在服役期间发生开裂。通过宏观检查、化学成分分析、微观分析、金相检验等方法,对摆臂的开裂原因进行了分析。结果表明:该开裂摆臂的开裂模式为疲劳开裂,摆臂在锻造过程中产生了折叠缺陷,折叠缺陷内伴生夹杂及微裂纹,在工作应力下折叠缺陷成为疲劳源,最终导致摆臂开裂。     

42CrMo钢高强度螺栓轴向开裂失效分析

某8.8级42CrMo钢高强度螺栓,在热处理后滚丝过程中发生轴向开裂。利用化学成分分析、宏观检验以及金相检验等方法对螺栓开裂原因进行了分析。结果表明:螺栓开裂主要是因为其原材料表面存在呈线状分布的锻造折叠缺陷,折叠缺陷末端形成应力集中,在热处理淬火时成为了裂纹源,于强大的淬火应力和滚压应力作用下诱发了螺栓轴向开裂。     

大直径薄壁铝合金封头剪切旋压成形缺陷分析

目的掌握大直径薄壁铝合金封头剪切旋压成形过程中不贴模、局部隆起、局部减薄等缺陷的形成机理。方法基于ABAQUS/Explicit软件平台,建立了大直径薄壁铝合金封头剪切旋压成形有限元数值模型,采用该模型研究了该成形过程中缺陷的成形机理。结果发现局部卸载回弹是导致旋压不贴模的主要原因,且回弹越大,局部减薄越严重。结论通过工艺参数的合理取值,可有效抑制缺陷的产生,在试验中获得合格的工艺样件。     

黄铜弯管组合件开裂分析

组合件开裂系锻造工艺不当出现了晶粒粗大和锻造裂纹，在朵加工产生的应力与酸洗钝化等过程中腐蚀介质的共同作用下产生应力腐蚀开裂，加速了裂纹的扩展。提出了改进措施。     

TA15钛合金筒-锥复合曲母线构件旋压成形工艺研究

TA15钛合金作为一种高比强度结构材料具有良好的室温和高温强度、热稳定性能,广泛应用于飞机、导弹和发动机等飞行器,实现关键受力构件的减重要求.本文针对钛合金筒-锥复合曲母线构件的特点,重点开展了TA15钛合金薄壁曲母线构件热旋压成形技术的研究,采用剪切旋压预成形,强力旋压/普通旋压多道次复合旋压终成形的工艺方案,获得了成形质量较好的TA15钛合金筒-锥复合曲母线旋压件.建立了多道次曲母线构件的有限元模型,结合旋压实验解释了强旋/普旋复合成形过程中出现的典型缺陷产生机制.对热旋压过程坯料的显微组织观察分析发现,剪切旋压对显微组织具有一定程度的晶粒破碎作用,多道次强旋/普旋复合旋压成形后显微组织沿构件轴向和切向都发生伸长.经历剪切旋压和多道次强旋普旋复合旋压成形后,坯料的微观组织更加细化,且均匀性得到改善.TA15钛合金旋压成形工件的单向拉伸实验结果表明,相对于原始坯料旋压件强度明显提高,塑性略有下降.     

高性能环件辗轧成形智能仿真优化新思路与研究进展

面对环件辗轧成形过程有限元计算效率极低和成形成性难以一体化调控的挑战,提出了环件辗轧智能建模仿真优化的新思路和新方法。该方法能在有限元计算过程中,实现各轧辊运动的实时协调匹配和基于目标驱动的自动调控,只需要一次有限元计算就可直接获得满足控制量(环件长大速度、轧制力、温度、组织性能等)目标要求的环轧工艺路径;简介了超大型铝合金环件(10 m级)双向辗轧智能建模仿真、超大型筒节环件轧制智能建模仿真、基于力控的大型铝合金环件(5 m级)双向辗轧工艺路径智能仿真优化、基于温控的铸坯环件双向辗轧工艺路径智能仿真优化4个方面的最新研究进展。     

旋压变形参数的测试装置

介绍了一种自行设计的旋压工艺参数的测试装置,建立了在旋压过程中机床、工具和工件的受力模型,运用该测试装置能准确测出旋压变形过程中3个方向的应变em、eφ和eZ,记载旋压工艺的负载变形曲线,该装置结构简单、紧凑,动作灵活、准确,可应用于同类工艺的实验研究和旋压复杂零件的工艺参数确定等.     

带环形凸台薄盘形件旋压成形规律研究

目的 探明带环形凸台薄盘形件旋压成形工艺的可行性,揭示成形过程的特点、成形缺陷的类型和产生机制,以及工艺参数对成形极限的影响规律。方法 基于ABAQUS\Explicit有限元模型,分析成形过程中的材料流动、应力分布、缺陷的产生机制和工艺参数对成形极限的影响规律。结果 旋压成形过程分为内槽填充、轴向隆起和径向扩展3个阶段,应力场沿径向和周向呈梯度分布,坯料在径向扩展阶段由于受压失稳产生了凸台凹坑缺陷。成形极限随凸台增厚比、盘缘宽厚比和型槽倾角的增大而增大,随旋轮进给比f的增大,成形极限先增大后减小。结论 总结了增厚旋压工艺的成形特征、缺陷演化机制以及工艺参数对成形极限的影响规律,为带环形凸台薄盘形件旋压成形工艺的设计和优化提供指导。     

粉末烧结体自由摆辗成形性能的实验研究

在３００ＫＮ摆辗机上对国内粉末冶金制品中常用的Ｆｅ－Ｃｕ－Ｃ烧本进行了自由摆辗镦粗实验。实验结果表明，粉末烧结体在摆辗过程中的形成性能较低。     

Pin-hole and crack formation in a duplex stainless steel downhole tool

During pressure testing of a downhole plugging tool manufactured from a duplex stainless steel forging, a failure occurred that had not been observed in similar development projects. The failure was characterised by surface pinhole formation and cracking associated with a region of high plastic strain. Examination revealed that the defects were associated with areas of σ-phase at the ferrite/austenite phase boundaries local to the centre of the 250 mm diameter forging. Estimation of the cooling rates of the forging during oil quenching showed that the centre region of the forging would not cool at a rate sufficient to exceed the critical cooling rate for σ-phase formation. The material was shown to be capable of withstanding greater levels of plastic strain in regions where no σ-phase existed.     

A Study to Establish Correlation Between Intercolumnar Cracks in Slabs and Off-Center Defects in Hot-Rolled Products

Delamination and cracking related to segregations are mostly observed at the centerline of hot-rolled products. The delamination is related to heavy concentration of manganese sulfide inclusions originating from centerline segregation in slabs. In multiple cases, similar delamination or cracking is observed at locations away from the mid thickness plane of hot-rolled products during forming operations at customer end. This leads to rejection of materials. Metallographic investigation reveals segregation line with plenty of manganese sulfide stringers at the off-center location similar to observations in cases of centerline defects. Centerline segregation is a well-understood phenomenon, but the presence of off-center segregation line in hot-rolled products has not been systematically studied before. Several literatures report intercolumnar cracks in slabs to be filled with segregations. Also, they occur away from the centerline of continuously cast slabs. A laboratory-based experimental study was conducted using a slab suspected by S-printing to contain intercolumnar cracks. The aim of this study was to evaluate the effect of intercolumnar cracks on internal quality of rolled products. This paper reports the finding of this study that established a strong correlation between intercolumnar cracks in slabs and off-center cracking in hot-rolled products.     

300M钢锻件中的凹坑缺陷及其形成机理

对300M钢制锻件中的凹坑缺陷进行了观察与分析，并对凹坑缺陷的形成机理进行了分析与研究，结果表明，锻件中的凹坑缺陷是在锻造过程中产生的，它是在锻件裂纹延性开裂与扩展时，伴随锻造裂纹的产生，扩展以及微裂纹与空洞形成，连通，圆钝与氧化而形成的。     

34Mn2V钢的热加工缺陷

34Mn2V钢坯经火焰切割下料，再经热冲压制成氧气瓶，因氧气瓶底凹面出现热撕裂而造成大量废品。通过试验跟踪和解剖分析，研究了下料坯端面裂纹和半成品瓶底部相应缺陷的本质。结果表明，切割下料时在切割面热影响层发生部分奥氏体化；当切割热消失后，奥氏体化的金属即受到周围冷金属的冷却作用形成马氏体组织。因此，瓶底的局部热撕裂是由下料坯切割时产生的温度梯度和相变引起的。采用预热切割、切割后缓冷和下料坯温度降至环境温度前立即入炉退火都能避免热影响层的开裂。     

35MnBH钢链轨节开裂原因

某35MnBH钢链轨节在台架试验时发生开裂.采用宏观观察、化学成分分析、金相检验等方法对链轨节的开裂原因进行了分析.结果表明:该链轨节开裂的主要原因是链轨节在锻造过程中存在过烧现象,使得其力学性能降低.在台架试验过程中,链轨节受到冲击、扭转等各种复杂应力的作用,使链轨节表面过烧组织处形成裂纹源,裂纹迅速扩展,最终发生开...     

B550CL高强钢轮辐反拉深-翻边复合成形损伤开裂研究

针对高强钢汽车轮辐在实际生产过程中经常出现反拉深-翻边复合工序中中心孔翻边开裂这一问题,采用有限元数值模拟的方法,建立了有限元模型,并通过试制轮辐验证其可靠性.模拟获得了新型高强钢材料B550CL在用于轮辐翻边成形时的应力应变的分布和变化规律,并进一步对轮辐的损伤和壁厚分布情况进行了分析.研究表明:反拉深-翻边复合工序中翻边区在成形过程中应力应变集中明显,变形量较大;同时,材料的损伤和壁厚减薄在翻边区域也比较严重,导致实际成形中翻边区可能出现开裂等缺陷.     

热轧板冷弯开裂分析

采用扫描电子显微镜和光学显微镜观察了热轧板在冷弯过程中开裂试样的断口形貌并进行了成分分析。发现裂纹内存在氧化铁且呈断续分布，裂纹两侧基体内存在着内氧化颗粒且其显微组织也有差异。分析表明，热轧板冷弯开裂是由热轧折叠缺陷造成的，但不影响整批材料的性能。实际使用中只要切除缺陷部位，即可正常使用。     

Cr12钢模具开裂原因分析

Cr12钢模具在制作过程中出现裂纹。采用光学显微镜、电子显微镜、化学成分分析和硬度测试等方法，对模具材料进行了检测和分析。原材料冶金质量差(碳化物呈网状分布且晶粒粗大)，在随后的锻造过程中又未能改变碳化物分布和形态，导致材料性能差。模具在第一次线切割后未产生裂纹，表明模具经第一次线切割后，材料所受到的各种应力未能达到临界应力值，但此时模具内原有的应力平衡已被破坏，使局部应力的释放并重新分布，尤其向块状粗长的碳化物集中。模具在进行第二次线切割时表面产生的附加拉应力与材料已存在的内应力相叠加，其总应力超过了材料的抗拉强度，导致裂纹沿碳化物脆性开裂。     

再制造大型热轧支承辊的堆焊层开裂失效分析

针对再制造大型热轧支承辊堆焊层的服役早期开裂现象,通过检测分析堆焊层硬度、显微组织和断口形貌,确定堆焊层开裂失效机制是低周接触疲劳破坏.由于堆焊层内残余奥氏体含量过多,马氏体相含量相对不足,堆焊金属低硬度、低强度,降低了再制造热轧支承辊面堆焊层的抗接触疲劳性能.通过高温回火热处理促使堆焊层残余奥氏体向马氏体转变,调控辊...