基于成形工艺的轿车旋锻轴强度设计

以某轿车等速万向传动中间旋锻轴为研究对象,根据旋锻轴成形工艺中的旋锻特性对旋锻轴毛坯的强度、硬度等力学特性进行设计,基于旋锻轴成形工艺中的热处理强化特性以及旋锻轴产品使用特性和强度要求,提出了旋锻轴产品和毛坯的强度和硬度设计要求、热处理强化的硬度分布及梯度要求。旋锻后硬度试验、旋锻轴产品的强度和硬度试验结果表明,提出的基于成形工艺的轿车旋锻轴及其毛坯的强度和硬度设计方法合理。     

基于AME的轴类锻件计算毛坯图的自动绘制

采用ＡｕｔｏＣＡＤ中的高级造型扩展对长轴类锻件进行三维实体造型，应用ＡｕｔｔｏＬＩＳＰ语言编辑，实现了计算毛坯图的自动绘制。     

曲轴再制造毛坯连杆轴颈表面损伤对剩余疲劳寿命的影响*

为研究曲轴连杆轴颈表面损伤与曲轴再制造毛坯剩余疲劳寿命的相关性,基于有限元仿真计算获得的曲轴过渡圆角应力分布结果,选取含表面自然缺陷和人工预制缺陷的废旧曲轴,在谐振式弯曲疲劳试验台上进行曲轴弯曲疲劳试验。采用金相显微镜和扫描电镜观察疲劳断口处的组织和形貌,分析讨论表面缺陷对剩余疲劳寿命的影响。研究结果表明:废旧曲轴剩余疲劳寿命对于缺陷位置的敏感程度高于缺陷尺寸,连杆轴颈表面氮化层的剥落造成废旧曲轴剩余疲劳寿命显著降低。     

预成形毛坯过渡圆角半径对气门终锻成形过程的影响

采用数值模拟与实验相结合的方法,对气门毛坯的楔横轧-模锻工艺过程进行研究,依据气门毛坯楔横轧成形工艺及终锻成形工艺的要求设计了不同过渡圆角半径的预成形毛坯,采用有限元软件进行数值模拟。分析其成形工艺过程中坯料的金属流动规律、不同过渡圆角半径的坯料所需最大成形载荷,并研究成形过程中坯料与凹模的接触情况。研究结果表明,与锻件过渡圆角相比,毛坯圆角半径与锻件圆角半径越接近,综合效果越好;当毛坯圆角半径过小时,所需的成形载荷也较小,但毛坯过渡圆角处的氧化皮难以清除,且会出现较浅的挤压痕迹;当毛坯圆角半径过大时,成形载荷也越大,产生严重的挤压痕迹,使模具产生严重的磨损,从而降低模具的使用寿命。     

气门毛坯局部镦挤终锻成形工艺研究

根据气门毛坯楔横轧-模锻成形工艺中楔横轧和终锻工艺特点及要求,设计了不同初始直径的预成形坯料,运用DEFORM-2D软件对其终锻时的局部镦挤成形过程进行数值模拟,获得了终锻成形中头部金属将同时产生径向和轴向流动、轴向流动导致杆部增长以及工件内变形分布等规律,根据杆部增长量与预成形毛坯形状尺寸及成形条件的关系,确立了预成形毛坯的设计原则,采用终成形实验验证了预成形毛坯设计的正确性.实验表明,楔横轧-模锻工艺能获得高组织性能的气门毛坯.     

重型数控机床镗轴的疲劳寿命与可靠度分析

重型数控机床的关键部件可靠性直接影响到机床加工精度。对某公司所生产的TK6920型数控落地镗铣床的镗轴进行受力分析,并通过计算和有限元法验算了镗轴的刚度和强度以确保其均满足其设计要求。将分析结果导入有限元软件Hypermesh的疲劳寿命分析模块进行了镗轴疲劳寿命分析,并依据此结果确立镗轴可靠度。该方法对重型机床关键部件的可靠度分析具有一定的理论指导意义。     

材料及毛坯成形工艺对轴承寿命的影响研究

本文重点介绍了轴承寿命的影响因素、轴承材料的应用发展及套圈毛坯成形方式,同时针对不同材料成分和成形方式采用极限耐久测试进行对比,为后续商用车传动系统轴承的设计选型提供参考依据。实验结果表明,微量元素对轴承寿命影响显著,特级轴承钢的疲劳寿命明显高于高级轴承钢;毛坯选用管材较棒料成本更优,但是棒料加工的轴承在理化性能及耐久性上表现更为突出。     

TC4钛合金的多轴高周疲劳损伤及强度退化研究

不同工况下TC4(Ti-6Al-4V)钛合金疲劳累积损伤及强度退化存在较大差别。为了充分表征载荷参数的影响,基于Chaboche损伤模型以及改进的多轴疲劳损伤准则,提出新的强度退化模型,开展了TC4钛合金的多轴高周疲劳(HCF)寿命预测和强度退化评估。首先,开展TC4合金在一系列加载路径下的多轴比例和非比例疲劳试验。将Chaboche非线性损伤准则和临界平面法与提出的损伤控制参数相结合,描述了TC4合金的非线性疲劳损伤计算和寿命预测。其次,进一步建立了基于累积损伤的非线性强度退化模型,并证明了该模型在不同载荷工况下均可以获得更高的精度。实验结果表明,由于考虑载荷参数的影响,提出的TC4钛合金疲劳寿命与强度退化预测结果精度远高于其他的预测模型。     

轿车传动半轴含芯棒旋锻工艺中的关键参数

以轿车旋锻半轴(MTS)为对象,对模具入口角度、模具精整段长度、模具-坯料-芯棒间摩擦系数、轴向拉力等关键参数与材料流动方式和锻造力之间的内在关系进行研究。研究结果表明,随着模具-坯料-芯棒间摩擦系数增大,中性面向模具出口端移动,且径向、轴向锻造力增大;模具入口角度增大时,中性面向模具出口端移动,旋锻力减小,轴向锻造力增加;模具精整段长度、轴向拉力增加时,中性面向模具出口端移动,且旋锻力增大,但轴向锻造力不变。提出了旋锻轴关键参数的制定准则,并以某轿车旋锻轴为例,给出了模具入口角度、模具精整段长度、摩擦系数、轴向拉力等关键参数。采用工艺试制和产品质量试验,验证了旋锻工艺参数制定准则的正确性和合理性。     

高强钛合金斜轧管材组织性能的研究

研究了高强钛合金TB2斜轧穿孔管材的组织和力学性能,并对拉伸试样断口形貌进行了分析。研究结果表明,TB2合金斜轧穿孔管材晶粒细化,斜轧态为完全β单相组织,时效后为α+β两相的等轴组织;斜轧态和固溶状态塑性指标较高,有利于进一步塑性加工,时效后强度较高;管材拉伸试样断口分析发现,斜轧态和固溶状态表现为布满韧窝的塑性断口,时效后为韧脆混合断口。     

无芯棒式旋锻工艺参数对传动轴表面质量的影响

以某轿车等速万向传动轴为研究对象,利用DEFORM-3D有限元模拟软件和工艺试验,研究了该等速万向传动中间轴的无芯棒式旋锻过程中坯料旋转参数、模具径向进给参数对传动中间轴成形圆度质量的影响,给出了无芯棒式旋锻关键工艺参数的确定依据。仿真结果表明,在不同外径情况下每组锻打次数达到5次后,内表面圆度质量不再有明显的提升;为保证内表面良好的圆度质量,随着锻打的深入,径向进给量也要相应的减小。工艺试验表明,数值模拟结果基本可靠,用该文所确定的旋锻工艺参数试制的锻件能得到较好的圆度质量,可以为实际生产提供一定的参考数据。     

结晶器铜管使用攻关

本文阐述钢水和冷却水质量、工艺操作、铜管结构及连铸装备对铜管寿命的影响，改进工艺措施后，铜管的使用寿命提高。     

轧制工艺对超高强钢组织与力学性能的影响

通过组织观察及性能测试研究了轧制工艺对超高强钢组织与力学性能的影响。结果表明,在再结晶区轧制后直接淬火和回火,组织中马氏体板条尺寸较大;再结晶区+未再结晶区轧制后直接淬火和回火后,组织细小、均匀,大角度晶界所占比例更高,马氏体板条束尺寸减小,钢的强韧性更好。     

微量元素对高强铝合金焊缝组织和力学性能的影响

在ER2319焊丝的基础上，分别添加少量Ce、Cr及Mn元素制备了3种焊丝。采用光学显微镜、扫描电镜和能谱分析技术研究微量元素Ce、Cr和Mn对MIG焊缝组织和性能的影响。结果表明：Ce能够细化二次枝晶间距，但Ce易与Ti、Zr相互反应在晶界生成块状硬而脆的AlCuCeTiZrV复杂金属间化合物，降低了Ti和Zr的异质形核作用，使焊缝组织成柱态。而Cr和Mn则能促进A13Ti、Al3Zr以及复合析出物Al3（Zr，Ti）的析出，增加这些颗粒在高温条件下的稳定性，能够显著细化焊缝晶粒和晶界共晶相，提升接头的力学性能。但Mn的含量达到0．58％时，焊缝中心容易形成粗大树枝晶。     

预退火温度对半固态铜合金坯料组织演变和力学性能的影响

将铸态CuSn10P1铜合金先预退火处理,随后采用冷轧等温处理应变诱导熔化激活法(CRITSIMA)制备成半固态坯料。采用金相显微镜、配置能谱仪的扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电子探针和布氏硬度计,研究预退火温度对半固态铜合金坯料的组织演变及力学性能的影响。结果表明：随着预退火温度升高,半固态铜合金坯料的平均晶粒尺寸增加,晶粒形状因子和液相率均降低;随着预退火温度升高,α-Cu相中固溶更多的Sn元素,减弱了Sn元素偏析,晶间脆硬相δ相含量减少,布氏硬度逐渐减小。在半固态铜合金坯料中检测到新相Cu_13.7Sn的存在,这与晶间Sn元素的高度偏析有关。600 ℃预退火2 h制备的半固态铜合金坯料显微组织晶粒均匀细小,力学性能较好,其平均晶粒尺寸为68.34μm、晶粒形状因子为0.78、α-Cu基体中Sn元素固溶度为4.21wt%,布氏硬度为128 HBW。     

固溶温度对冷轧双相不锈钢管组织和力学性能的影响

以S31803冷轧双相不锈钢管为研究对象,采用扫描电镜观察、α相面积分析、硬度和拉伸测试等手段研究了不同固溶处理温度对其显微组织和力学性能的影响。结果表明,热处理前,双相钢的α/γ两相组织在冷轧变形过程中沿平行轧向明显被拉长,且奥氏体均匀分布在铁素体基体上,由于加工硬化使其硬度增大远超过产品标准范围(≤290 HBW);经不同温度固溶处理后,显微组织中均未发现析出物,且组织均匀细小,硬度下降到产品标准范围内,塑性提高,铁素体相比例和抗拉强度、屈服强度等力学性能均符合要求;但在较高温度固溶处理后,由于发生再结晶晶粒长大,强度和硬度下降,且铁素体相比例(56.77%)偏高。综合考虑,确定固溶处理温度为1050℃。     

Si对超高强钢残留奥氏体回火稳定性与力学性能的影响

采用XRD、TEM等实验方法研究了Si含量对超高强钢回火过程残留奥氏体稳定性及其力学性能的影响.结果表明,Si对抑制回火脆性和提高回火抗力具有有益作用;Si抑制残留奥氏体的分解,随Si含量提高,回火过程逐渐出现逆转奥氏体;Si对提高碳分配作用显著,可增强残留奥氏体的稳定性.马氏体板条内部,Si与C原子相互排斥;而奥氏体内Si与C相互吸引.发现1.8%Si钢250℃回火后出现ε-碳化物;400℃回火后ε-碳化物明显粗化,导致回火脆性.对0.4%Si钢而言,导致回火脆性的是回火后出现的大量针状或长条状碳化物,确定这类碳化物为非ε-碳化物.探讨了Si对回火过程残留奥氏体分解及逆转奥氏体形成的作用机理.     

热处理对喷射成形超高强Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的影响

研究了2种不同热处理方式对喷射成形超高强度Al-Zn-Mg-Cu系铝合金的显微组织和力学性能的影响.观察了沉积态、挤压态、固溶及时效处理后样品的显微组织,对经时效处理的样品进行了力学性能测试.结果表明:沉积态合金晶粒均匀细小;挤压态合金存在大量的第二相颗粒,为富铜相;固溶处理后,合金出现了再结晶现象.在T6条件下,采用常规470℃单级固溶和时效处理,其抗拉强度仅为710 MPa,延伸率为6.5%;采用双级固溶和时效处理,其抗拉强度超过800MPa,延伸率达到9.3%.