LY12,В95п.ч和7050铝合金预拉伸厚板内部残余应力分布特征评估与分析

采用改进剥层应变法对LY12,В95п.ч和7050三种典型航空用铝合金预拉伸板内部残余应力进行了测量,并对测量结果进行了分析和比较,得到了三种预拉伸铝合金板内部残余应力分布大小和特征.本测量结果可用于定量分析残余应力引起的航空结构件加工变形.     

预拉伸厚铝板内 部残余应力 与晶粒取向均匀性的研究

目的消减预拉伸铝板内部残余应力。方法利用短波长X射线衍射仪(SWXRD),分别对某公司国产25 mm厚2024-T351预拉伸铝板,以及美国铝业公司(ALCOA)20 mm厚7075-T651预拉伸铝板的内部残余应力、内部织构及其沿板厚的分布,进行了无损测定。结果 ALCOA的20mm厚7075预拉伸铝板内部残余应力小于25 MPa,其内部晶粒取向沿板厚均匀分布;而某公司原工艺生产的25 mm厚2024预拉伸铝板,内部残余应力高达100 MPa左右,其内部晶粒取向沿板厚分布很不均匀。结论源自于轧制的内部织构沿板厚分布的不均匀性,使得以消减残余应力为目的的预拉伸处理中的铝板塑性变形不均匀,导致某公司国产预拉伸铝板内部残余应力的消减效果差,在其后续加工中容易产生加工变形超差的问题,需要抑制强剪切织构的产生,减小织构在整个板材厚度上的不均匀分布程度。     

考虑夹持影响的铝合金板拉伸模拟及试验

为了优化铝合金预拉伸板拉伸过程中的工艺参数,对7075铝合金板淬火过程进行直接热力耦合数值模拟,在获得淬火残余应力分布规律的基础上开展考虑夹钳制约作用时铝合金拉伸过程数值模拟,研究了不同拉伸率时其残余应力消除效果,得出在夹钳制约作用下铝合金板材拉伸后变形3个区域--夹持区、过渡区和均匀区.采用盲孔法对夹持作用下铝合金板...     

预拉伸条件下铝合金筒体焊接残余应力和变形的数值模拟

利用ANSYS有限元分析软件,分别对施加及不施加拉伸应力的铝合金筒体环焊缝对接焊接过程中的应力场及变形进行了模拟分析。计算结果表明:预拉伸焊接可以有效减小铝合金薄板的焊后残余应力和变形。当预拉伸应力为材料屈服强度的90%时,焊缝残余应力较无预拉伸的降低近52%,同时,铝合金筒体焊接残余变形也大幅减小。     

预拉伸控制铝合金焊接变形

在预拉伸应力作用下,焊接了厚度为4mm的5A05铝合金试板,通过焊接试板挠曲变形量的测定,探讨了预加拉应力对铝合金焊接变形的影响。试验结果表明,预拉伸焊接法可以有效减小铝合金薄板焊缝处的纵向挠曲变形量,在弹性应力范围内,随着预拉伸应力的增大,试板的焊接变形逐渐变小。初步分析认为,预拉伸应力扩大了高温下焊缝附近的塑性变形区,从而增强了冷却过程中该区域抗塑性拉应变的能力,减小了焊件的挠曲变形。     

层削法在航空板材残余应力测试中的应用

采用层削法测试了7050-T7451高强度铝合金航空板材的残余应力，对比了不同标准测试方法的差异，研究了不同厚度板材残余应力的分布规律。结果表明：试样两端有沉孔和无沉孔对残余应力的测试结果无明显影响；在板材不同宽度位置取样测得的残余应力无显著差异；厚度为20 mm及76 mm板材纵向试样的表层为压缩应力区，次表层为拉伸应力区，心部为无应力或低应力区；厚度为165 mm板材纵向试样从表层到心部分别为拉伸应力区、压缩应力区、拉伸应力区、低拉伸应力区。     

高性能铝合金超厚板制备技术及理论

综述了铝合金强应变组织细化技术，以及通过控制淬火、时效、预拉伸工艺，减少残余应力的研究现状。指出开发利用多向锻造后轧制的复合强应变，以及通过优化淬火、时效，预拉伸工艺是制备高性能铝合金超厚板的关键技术。     

转速对 7075-T651 铝合金搅拌摩擦焊接件内部残余应力分布的影响

目的掌握铝合金搅拌摩擦焊接板内部残余应力的分布,为控制焊接残余应力、改进焊接工艺和提高焊接件质量。方法以13.6 mm厚的7075-T651铝合金为研究对象,用短波长X射线衍射技术,对在不同搅拌头转速下搅拌摩擦焊接板内部的残余应力进行了无损测试,并对焊接接头在板厚中心层上的微观组织和显微硬度进行了研究。结果在垂直于焊缝截面上的显微硬度均呈"W"型分布,焊核区的显微硬度高于其两侧的热机械影响区和热影响区,但低于母材区的硬度;随着转速的增大,接头硬度的最小值减小,低硬度区的范围越大。横向残余应力绝对值整体小于焊接方向;焊核区为正应力,热机械影响区残余应力减小且变化梯度最大;残余应力的极大值位于热影响区和热机械影响区的交界处;残余应力极大值与硬度最小值的位置重合。结论通过残余应力的无损检测分析,不仅可以直接获得加工件内部应力分布,还可以间接获得加工件内部的加工缺陷情况,为改进加工工艺、提高成形精度提供依据。     

7050铝合金结构件热处理与冷成形过程残余应力演化规律的数值模拟

基于Hansel-Spittel黏塑性流变应力模型以及应力-应变曲线构建7050铝合金在不同温度区间的材料本构方程.采用有限元仿真技术,首先分析试块级试样淬火与冷压缩过程的残余应力变化,模拟的分布规律与试块的超声测试分析结果一致.在此基础上,研究带筋条结构的铝合金结构件淬火热处理与冷变形工艺残余应力演化规律,并对结构件开展了超声残余应力测试和机加工变形验证.结果表明:淬火后残余应力呈外压内拉分布.不同的冷变形工艺对结构件淬火残余应力的消减程度有较大差异.对于冷压缩工艺,当变形量超过2％后,辐板压缩对辐板心部的应力状态改善较好,而筋条压缩只改善筋条局部位置的应力状态.3％压下量的冷拉伸工艺对整体的应力状态改变较大,可同时有效改善筋条部位和辐板部位残余应力的均匀性.经冷拉后,铝合金结构件机加工变形程度可得到明显改善.     

钛合金平板电子束焊接残余应力的小孔法测量

采用小孔法对TC11平板真空电子束焊接接头的残余应力进行了测量,结果发现,其残余应力为以纵向残余应力为主的单向拉伸应力状态,横向残余应力数值较小,同时还将测量结果与有限元结果进行对比分析,证明了有限元模型的合理性和可靠性。     

铝合金预拉伸板标准准备鉴定

航空生产急需的铝合金预拉伸板标准,于1983年5月12日在北京进行了讨论,通过讨论协调了部内各单位的技术要求。特别是对LY12合金,经各厂、所复验后,对其数据进行了数理分     

铝合金预拉伸厚板非均匀区应力场特征

为了探求铝合金预拉伸厚板变形特点对应力场的影响,结合实验和有限元仿真,揭示了预拉伸工艺下厚板非均匀区应力演变规律.在不同尺寸厚板和不同工艺下,运用实验预拉伸机仿真模型,分析夹持区和过渡区应力场演变机理和规律.分析结果表明,非均匀区多样化的应力分布特点,不仅影响了厚板夹持稳定性,也对材料拉伸后的锯切率造成影响.拉伸时,夹持长度应不小于2倍试件厚度以保证拉伸稳定性.同时,过渡区范围与板厚度有关,其范围约为板厚的60%～70%,参考锯切长度为板厚3倍为宜.     

冷-热源辅助对FSW残余应力影响的数值模拟

目的采用焊接中施加冷热源辅助的方式对焊接应力进行控制,以减小焊后残余应力。方法采用热机耦合数值模拟的方式对2024铝合金搅拌摩擦焊接过程进行仿真,研究采用焊缝两侧加热且底部激冷的温差拉伸辅助工艺降低残余应力的效果。结果与常规工艺相比,温差拉伸时焊缝附近区域的温度梯度明显减小,焊缝区域温度峰值降低了75.3℃;搅拌头后方形成一个焊缝两侧温度高中间温度低的马鞍形温度场。两种工艺下的纵向残余应力峰值均位于焊缝边缘;相比于常规工艺,温差拉伸工艺下的残余应力峰值降低了23.4%。结论冷热源辅助可以有效减小搅拌摩擦焊接头的残余应力峰值。     

LD10锻造铝合金残余应力的剥层法实验研究

[摘要]采用逐层切除法测定LD10锻造铝合金试件内的残余应力大小及分布规律。测量了铝合金试件上不同点处残余应力大小及其沿深度方向的变化,较为全面的获得了残余应力的分布规律,比较了其分布特点。结果表明：LD10锻造铝合金内部的残余应力分布较为复杂,在不同部位其分布规律存在较大差异。在材料中心部位所受残余应力为外拉内压,在靠近边缘处部位所受残余应力为外压内拉。     

预应变法调整芳纶－铝层板的残余应力

采用预应变法能有效地调整芳纶-铝层板的层间残余应力[1]。本文分析了3/2铺层的芳纶-铝层板的残余应力与所施加的预应变的关系;并用腐蚀法测定了几种不同的预应变层板中铝层的残余应力;研究了施加预应变对层板的拉伸性能和疲劳性能的影响。     

7050和7075铝合金板材的淬火残余应力

铝合金板材的残余应力主要产生于淬火过程中,而残余应力是导致航空航天用铝合金板材机加工变形的主要原因。采用X射线衍射法、超声波法和盲孔法分别对7050铝合金板材水浸淬火试样的残余应力进行了测试,并对3种方法的测试结果进行了对比和分析;采用超声波法对7075铝合金板材喷淋淬火试样的残余应力进行了测试。结果表明:超声波法测得的7050铝合金板材水浸淬火试样的残余应力分布规律与X射线衍射法和盲孔法测得的具有较好的一致性,板材近表层处的残余应力随着测试深度的增加而减小;7075铝合金板材喷淋淬火试样的残余应力随着辊速和喷水量的增大而增大。     

喷丸对2024铝合金试样表面质量及疲劳拉伸性能的影响

为研究喷丸对2024铝合金表面质量及疲劳寿命的影响,对2024-T351铝合金试样表面进行不同工艺的喷丸强化处理,利用光学轮廓仪和X射线应力衍射仪分析不同喷丸工艺下试样的表面质量。并通过三因素两水平正交试验,研究了丸粒尺寸、弹丸材料、喷丸方式对2024-T351铝合金疲劳拉伸性能的影响。结果表明:丸粒材料对工件表面形貌影响较大,其表面粗糙度及残余压应力峰值由小到大依次为铝合金丸不锈钢丸铸钢丸;喷丸在一定程度上可以提高2024-T351铝合金的疲劳拉伸性能,各因素对铝合金疲劳拉伸性能影响程度为丸粒材料喷丸方式丸粒直径;选用双面喷丸方式、使用直径0.8 mm的6061铝合金材质丸粒对2024-T351铝合金进行喷丸处理,可以获得较好的表面质量及残余压应力场,较大限度地提高了铝合金板材的拉伸疲劳性能。     

不锈钢/铝(铝合金)/不锈钢多层复合板残余应力研究

采用取条法和化学浸蚀法相结合对不锈钢/铝(铝合金)/不锈钢多层复合板的残余应力值进行了测量.结果表明外层不锈钢受到长度和宽度方向的残余拉应力作用,随着轧制复合变形量的增加,多层复合板的残余应力值会逐渐增大.此外还通过热-力耦合的弹塑性有限元法对不锈钢/铝(铝合金)/不锈钢多层复合板的残余应力场进行了模拟仿真,并将模拟结果与试验测量值进行了分析和对比.     

超高转速搅拌摩擦焊铝合金板的焊接变形和残余应力

采用10 000r·min~(-1)以上的超高转速搅拌摩擦焊设备,对100mm×80mm×1mm的2014铝合金板进行了对接焊。利用水雾冷却的方法控制铝合金板的变形,得到了表面成型良好且变形较小的焊件,并对焊件的焊接变形和残余应力进行了测定和分析。结果表明:该2014铝合金板的焊缝无减薄,横向最小挠度为0.25mm,纵向最小挠度为0.3mm;焊缝处的残余应力很低,纵向残余应力峰值区间为-43~-83 MPa。     

预应变法调整芳纶－铝层板的残余应力

采用预应变法能有效地调整芳纶-铝层板的层间残余应力[1]。本文分析了3/2铺层的芳纶-铝层板的残余应力与所施加的预应变的关系;并用腐蚀法测定了几种不同的预应变层板中铝层的残余应力;研究了施加预应变对层板的拉伸性能和疲劳性能的影响。