模压工艺参数对某飞机旅客观察窗窗框锻件成型质量的影响

以某飞机旅客观察窗窗框锻件热锻成型为研究对象,采用数值模拟仿真的方法研究不同模压工艺参数对锻件成型质量的影响。研究结果表明:坯料温度及模具温度对锻件筋部充填影响不是太大,但是随着坯料温度及模具温度的升高,锻件的成型载荷逐渐下降;模具桥部高度对锻件筋部充填有较大的影响,随着模具桥部高度的增大,锻件筋部充填高度逐渐增大,锻件的成型载荷也逐渐增大;不同压机速度下,锻件筋部充填高度的变化不大,但是随着压机速度的增大,锻件的成型载荷有着明显的增大;摩擦系数对锻件成型筋部充填高度及成型载荷都有着较为明显的影响,且都随着摩擦系数的增大而增大。     

Hastelloy G3管材热挤压模具磨损有限元分析

基于修正的Archard磨损模型,利用DEFORM-2D有限元软件分析了镍基耐蚀合金(Hastelloy G3)管材热挤压成形时挤压工艺参数对模具磨损的影响规律.结果表明,挤压模具的磨损主要集中在锥模出口处.模具最大磨损深度随着挤压速度、坯料预热温度的升高而降低,随摩擦因数的增大而升高.模具表面磨损深度随着模角的增大而升高.最佳热挤压工艺参数是:挤压速度200mm.s-1,坯料预热温度1180℃,摩擦因数0.05,界面换热系数5N.mm-1.s-1.℃-1.此时,模具最大磨损深度为0.0515mm,模具可重复使用20次.     

7075铝合金板材热冲压成形中的高温摩擦

采用自制的板带高温摩擦试验机模拟实际固溶–冲压–淬火一体化热成形工艺下7075铝合金的高温摩擦过程,分别对上下摩擦头进行冷却和加热以模拟实际热冲压过程对模具和压边圈的冷却和加热,分析了下模加热温度、法向载荷和滑动速度对7075铝合金摩擦行为及磨损机理的影响。结果表明:铝合金摩擦系数随着下模加热温度的升高而增大,磨损机制由300 ℃时的黏着磨损转变为500 ℃时的黏着磨损、氧化磨损和磨粒磨损;施加法向载荷越大,摩擦系数越大,不同载荷下磨损机制均为黏着磨损及轻微的磨粒磨损,且随着载荷增大,黏着磨损程度有所加深;高滑动速度导致了磨损表面局部氧化物的生成,使摩擦系数随着滑动速度增大而减小,滑动速度为30 mm·s?1时,磨损机制主要是氧化磨损、磨粒磨损和黏着磨损。      

基于数值模拟的某飞机旅客观察窗窗框模锻成型工艺研究

采数值模拟仿真技术研究了某飞机旅客观察窗窗框模锻成型温度场、应变场、速度场等物理场量的分布规律及变化。研究结果表明,坯料在变形的初始阶段金属流动受到阻力较小,坯料与模具接触部分温度下降速度较快,此时坯料变形及应力值也较小;随着模具下压,金属填充受到的阻力越来越大,坯料腹板两侧的温降速度开始下降,与中间筋条部分基本保持一致,坯料整体的等效应变及应力逐渐增大。锻件成型最大载荷为8560t。     

管道内气固两相流冲刷磨损特性数值模拟

针对有色冶金中低温烟气对管道材料的冲刷磨损,利用计算流体力学软件Fluent对气固两相流开展数值模拟研究,讨论了冲刷磨损量和切应力在不同烟气速度、颗粒直径、颗粒含量时的变化情况。结果表明：气固两相流冲刷集中磨损区位于管道前部约1/5处,最大磨损发生在管道入口后部;烟气速度增大时,磨损量与切应力都增大;在一定颗粒直径范围内,颗粒直径增大时,磨损量减小,切应力几乎不变;随着颗粒含量增加,磨损量增大,切应力基本不变。     

滑液温度对Ti6Al7Nb合金的耐磨性能影响研究

利用RTEC摩擦磨损试验机开展Ti6Al7Nb合金的摩擦学试验,重点探讨滑液温度对其耐磨性能的影响。结果表明,滑液温度与Ti6Al7Nb合金的耐磨性能呈明显的正相关关系。随着滑液温度上升,Ti6Al7Nb合金的质量磨损量及平均摩擦系数均逐渐增大,滑液温度在46℃时蛋白质沉淀的析出会影响合金的磨损机理,导致质量磨损量较37℃时增加了一倍;扫描电子显微镜(SEM)分析发现,滑液温度为10、20、37℃时,磨损边缘区域受摩擦热作用影响,磨损机理主要为接触疲劳磨损、磨粒磨损及粘着磨损,磨损中心区未发现明显的粘着磨损特征,滑液温度为46、60℃时,边缘处磨损机理以接触疲劳磨损、磨粒磨损及粘着磨损为主,中心区磨粒磨损特征不明显,以粘着磨损为主。     

镀钨碳纳米管/铝复合材料的摩擦磨损性能

采用球磨混粉和放电等离子体烧结制备了镀钨碳纳米管/铝(W-CNTs/Al)复合材料,对复合材料组织形貌进行了透射电镜和扫描电镜观察,研究了W-CNTs含量和摩擦实验载荷对复合材料摩擦系数、磨损量和表面磨损形貌的影响.结果表明:低含量的W-CNTs可实现在A1基体中的良好分散,但高含量的W-CNTs会形成团聚体.随W-CNTs含量增加,复合材料的摩擦系数和磨损量均先减小后增加,且当W-CNTs含量为0.75％(质量分数)时,复合材料的摩擦系数和磨损量较纯A1分别降低了24.4％和39.1％.随实验载荷增加,复合材料摩擦系数变化不明显,但磨损量增大显著,材料表面磨损粗糙度也增加.     

人造石墨对汽车摩擦材料性能的影响

采用干法粉末冶金混料,一次成形模具压制不同石墨含量的D465汽车刹车片,并通过LINK惯性台架试验研究人造石墨对摩擦材料性能的影响。结果表明:人造石墨对摩擦材料的理化、力学性能影响不大;随着人造石墨含量的增加,摩擦材料的摩擦系数呈现逐渐减小趋势,磨损量呈现先减小后增大的趋势;人造石墨对摩擦材料的噪音发生情况影响也呈现同样的趋势。结合理化性能,力学性能,摩擦系数,磨损数据综合比较,人造石墨含量在8%左右时,摩擦材料具有最佳的摩擦磨损性能和噪音性能。     

基于数值模拟的某直升机动环模锻成形工艺研究

采用数值模拟技术研究了某直升机动环模锻成形速度场、温度场、应力应变场的分布规律及变化,预测模锻件的成形效果及成形载荷。研究结果表明,锻件成形初始阶段,预制坯料与模具的接触面积较小,金属流动阻力较小,接触部分温度迅速下降且发生塑性变形,其它部位变形较小,坯料主体等效应力分布为30～60MPa。随着模压进行,预制坯料与模具的接触面积增大,金属填充受到的阻力急剧增加,金属径向流动速度与纵向填充速度增大;塑性变形产生热量导致坯料温度下降较少;坯料整体的等效应变略增加,锻件主体等效应力增至60～90MPa。锻件成形效果较好,温度、等效应力分布较均匀,未出现穿流现象。动环模锻件成形最大载荷为27288t。     

放电等离子烧结温度对W-9.8Ni-4.2Fe合金摩擦磨损特性的影响

本文研究了放电等离子烧结温度对W-9.8Ni-4.2Fe合金摩擦磨损特性的影响。结果表明:在脉冲电流峰值、基值、频率和初始加载平均电流分别为3000A、360A、50Hz和1200A的条件下,保温6min时,随着烧结温度的升高,烧结试样的摩擦系数与磨损量逐渐降低,材料的耐磨性能越来越好。分析磨痕形貌可知,低温烧结钨合金的磨损机制主要为磨粒磨损,随着烧结温度的升高,磨损机制逐渐变为粘着磨损。     

摩擦面温度对铁基摩擦材料摩擦磨损性能影响机理的研究

研究了摩擦过程中摩擦面温度对铁基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响机理。研究表明，随着摩擦速度的提高，摩擦面温度不断上升，材料的摩擦系数、磨损量都呈现先降低后升高的趋势；同时，材料摩擦面层也发生了一系列的物理化学变化，摩擦层逐渐形成，在高速时，材料表面形成了比较理想的工作层。     

SiC粒度对铁基粉末冶金摩擦材料性能的影响

本文采用冷压、加压烧结的方法制备了含Si C颗粒的铁基粉末冶金摩擦材料。研究了不同粒度规格(485μm~、250~830μm、180~380μm、150~180μm、75~150μm、~120μm)的Si C对某铁基粉末冶金摩擦材料密度、硬度、摩擦磨损性能等的影响。结果表明:Si C粒度的变化对铁基粉末冶金摩擦材料压坯密度、烧结后硬度及结合性影响较小;随着Si C粒径的减小,铁基粉末冶金摩擦材料的硬度、最大摩擦系数、最小摩擦系数和平均摩擦系数均逐渐减小,磨损量逐渐增大,力矩曲线波动逐渐变大;Si C粒度在180~830μm(-20+80目)时,铁基粉末冶金摩擦材料表现出较优异的摩擦磨损性能。     

NiAl／BN可磨耗封严涂层摩擦磨损性能研究

利用大气等离子喷涂技术制备NiAl／BN可磨耗封严涂层,采用可模拟可磨耗封严涂层工况的高速／高温摩擦磨损试验机研究了涂层在650℃下的摩擦磨损性能,探究了涂层磨损机理。结果表明,涂层硬度对NiAl／BN封严涂层与K24镍基高温合金叶片间的摩擦系数、涂层磨损量和磨损机理均有明显影响。摩擦系数随涂层硬度增大而增大;涂层磨损量随硬度增大而减小;当硬度为35HR15y和45HR15y时,涂层磨损机理为切削、涂抹、摩擦氧化,当硬度为55HR15y时,涂层磨损机理为涂抹和摩擦氧化。     

不同Mn含量的铝青铜合金组织与性能

用熔铸法制备了Cu-12Al-2Ni-3Fe-x Mn(x=0,1,2,3,4;%,质量分数)合金,热处理工艺为920℃固溶2 h,540℃时效2 h。利用电子探针(EPMA)、扫描电镜(SEM)、万能试验机和摩擦磨损仪等设备对不同Mn含量的耐磨铝青铜的组织及性能进行研究后发现:合金中主要包含四种相,分别为k相、α相、β'相和γ相。随着Mn含量的增加,α相从条状转变成块状析出,γ相含量逐渐减少,k相弥散析出量先增加后降低,Mn含量为2%时,k相的弥散析出量达到最大。合金的抗拉强度和屈服强度随Mn含量的增加呈现出先增加后降低的趋势,在Mn含量为2%时抗拉强度和屈服强度分别达到最大值813.24和453.18 MPa,合金的延伸率随着Mn含量的增加而逐渐增大。随着时间的延长,同一合金的摩擦系数波动值逐渐减小;随着Mn含量的升高不同合金的摩擦系数变化量Δμ逐渐降低。Mn的添加降低了铝青铜合金的稳定摩擦系数和磨损量,Mn含量为2%时稳定摩擦系数和磨损量达到最小值,合金的摩擦形式也由粘着磨损转变为磨粒磨损为主。     

石墨对Cu-12Al-6Ni粉末合金组织和性能影响

研究了石墨的添加对Cu-12Al-6Ni粉末合金组织和性能影响。结果表明：随着石墨含量增加,合金中的孔隙、Al4Cu9和NiAl相逐渐增多;合金的烧结密度、硬度和抗拉强度随着石墨的增加逐渐减小,而合金的摩擦因数和磨损量都先增大后减小,当石墨含量为0.5%时磨损达到最大,当石墨含量为1%时摩擦因数达到最大,当石墨添加2%时,磨损量比不添加石墨合金降低了约32%。     

AS41耐热镁合金的摩擦学行为研究

本文研究了AS41耐热镁合金在室温和200℃时的显微组织、力学和摩擦学性能,并探讨了其在高温的摩擦学机理。研究表明:AS41耐热镁合金主要由基体(α-Mg)相和第二相(Mg17Al12、Mg2Si和MgO相)组成,其在200℃时除延伸率有所增加外,抗拉强度和屈服强度均较室温时显著下降。耐热镁合金的摩擦系数随载荷增大而减小,滑行速度和滑行距离对摩擦系数的影响不大;磨损率随着载荷和滑行距离的增加而增大,但随滑行速度的增加而减小;且耐热镁合金在200℃的摩擦学性能优于其室温摩擦学性能。随着载荷变化,磨损机理发生变化;低载荷时表现为氧化磨损和磨粒磨损;中等载荷时表现为磨粒磨损和轻微剥层磨损;较高载荷时表现为剥层磨损。     

微动幅值对Ti-6Al-4V合金摩擦特性的影响

钛合金的微动磨损会加速裂纹萌生及扩展,甚至导致构件提前失效。为了在有限元建模过程中提供更加准确地反映钛合金摩擦特性的数据,更好地模拟微动磨损行为,对微动幅值为10~300μm时,球/平面接触Ti-6Al-4V合金的微动摩擦特性进行了研究,测量了不同微动幅值下的摩擦系数,对微动斑中心区域的表面形貌进行了表征,并对接触界面不同深度处的化学成分进行了检测。结果表明,微动幅值为100μm时摩擦系数最大,不同微动幅值下,摩擦系数的演变不一致,且摩擦系数的演变与微动模式有关;微动幅值的不同会导致表面形貌的差异,随着微动幅值的增大,磨屑颗粒逐渐减小,同时形状从块状逐渐向球形转变;此外,当微动幅值较大时,钛合金表面氧化严重,并伴随有氮化物的形成。     

Al_2O_3含量对铜基粉末冶金摩擦材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金方法制备铜基摩擦材料,研究Al_2O_3的添加量对材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明:Al_2O_3对材料摩擦磨损性能的影响与摩擦速度密切相关;随着Al_2O_3含量增加,材料的摩擦因数提高,密度降低,硬度增加,磨损量先减小后增大,Al_2O_3质量分数为9%时,复合材料的摩擦因数较高且稳定,磨损量最小。不含Al2O3的材料摩擦表面出现大量凹坑,磨损严重,随着Al_2O_3含量提高,凹坑数量减少,弥散分布的Al_2O_3粒子能强化基体表面强度,从而导致材料磨损量降低。     

石墨形态对含铸铁干摩擦磨损行为的影响

本文利用自制的干摩擦磨损试验机,系统地研究了不同石墨形态含磷铸铁在不同接触压力及不同摩擦速度条件下的干摩擦磨损行为。试验结果证明,合磷蠕墨铸铁具有最佳的耐磨性及最高的摩擦系数。随着接触压力的提高,含磷铸铁的磨损量呈直线增加,而随着摩擦速度的提高,含磷铸铁的磨损量首先增加,而后则大幅度下降。随着接触压力和摩擦速度的提高,含磷铸铁的摩擦系数首先大幅度降低,而后趋于一相对稳定值。随着石墨长宽比的增加,摩擦系数趋于相对稳定值的接触压力和摩擦速度呈直线增加。     

工艺参数对IN690合金管材热挤压出口温度的影响

结合等温压缩实验获得的IN690合金本构关系,建立了该合金管热挤压过程的有限元模型,该模型考虑了坯料与模具的热传导、对流换热及摩擦功与塑性功的热转换.模拟结果表明:坯料在变形区附近温度开始升高,进入变形区内急剧升高,且在模孔出口靠近芯棒处温度达到最高,芯棒附近的温度大于挤压筒附近的温度;填充挤压阶段结束时出现最大温升.分析得到了工艺参数对出口温度的影响规律:挤压速度越大,出口温度越高,速度过慢将会使出口温度下降严重;坯料预热温度越高,出口温升越小;当摩擦因数小于0.04时,摩擦因数对出口温度影响很小,但摩擦因数大于0.1时出口温度明显升高.