TC4钛合金惯性摩擦焊接头温度场分析

通过对惯性摩擦焊过程摩擦机理的分析 ,讨论了TC4钛合金惯性摩擦焊工艺参数与焊接过程界面摩擦扭矩及能量转换的关系 ,采用热电偶对TC4钛合金惯性摩擦焊焊接过程接头温度分布进行了测试 ,焊接接头沿径向温度梯度很大 ,中心温度接近80 0℃ ,边缘达 136 0℃。通过显微组织分析验证了测量结果 ,焊缝中心为细小的等轴组织 ,沿径向晶粒长大飞边为针片状组织。     

TC4钛合金空心叶片激光快速成形过程温度场数值模拟

建立了空心叶片激光快速成形过程温度场瞬态有限元数值模型，模拟了TC4钛合金空心叶片激光快速成形过程的温度场演变过程。结果表明：空心叶片激光快速成形温度场随熔池的移动及凝固和空心叶片逐层连续叠加沉积而动态演化。开始阶段，熔池较小，冷却速率较大（-1735℃／s左右），温度梯度较高（8．34×10^5℃／m左右），随着熔覆高度的增加，熔化区扩大，熔池冷却速率减小，温度梯度降低，3／4叶片高度处熔池重熔深度大于上两层熔覆层高度，熔池冷却速率为-438℃／s，熔池温度梯度为3．67×10^5℃／m，成形结束时，激光快速成形空心叶片温度沿Z轴方向呈梯度分布，基座内温度沿Z轴方向上升较慢，温度梯度为5×10^3℃／m，而从叶片根部到其顶部温度上升较快，温度梯度为2．6×10^4℃／m，到达叶片顶部温度为1542℃左右，表明虽然随熔覆高度的增加成形叶片表面换热作用加强，但整体散热方向没变，仍是从上至下，从熔池到基座。     

基于Matlab的钛合金TC4搅拌摩擦焊温度场数值模型

利用Matlab软件强大的数值计算功能,根据有限元及有限差分的思想,将瞬态温度场转化为很小时间步内的准稳态分析,对钛合金TC4搅拌摩擦焊的温度场进行模拟,模拟结果基本符合实际情况.     

叶片精锻过程中摩擦影响的数值模拟

通过对叶片的叶身和榫头进行热力耦合数值模拟，进一步研究了摩擦在叶片精锻过程中的影响作用。研究表明：在叶片成形过程中摩擦对温度场和载荷行程曲线有较大的影响，而对等效应变的影响相对小一些；不同摩擦系数条件下温度场、等效应变场以及载荷行程曲线呈现一定的单调变化。     

工艺参数对TC4合金航空发动机叶片精锻残余应力的影响

为获悉叶片精锻残余应力的分布情况,利用Simufact. Forming软件对TC4合金航空发动机叶片精锻过程进行了数值模拟研究。通过X射线衍射技术对叶片实体表层残余应力进行了测量,并与数值模拟结果进行对比,验证了有限元模型的合理性。通过设计正交试验优化了叶片精锻工艺,最终得到了最优工艺参数组合及不同工艺参数对叶片精锻残余应力的影响趋势。研究结果表明:航空发动机精锻叶片的残余应力主要集中在表层,当工艺性较差时,叶片前缘头、后缘头附近的高残余应力区域范围较大,开裂的风险系数较高;模具温度对叶片精锻残余应力的影响最大,上模速度、坯料温度、摩擦因子对其影响依次减小;在上模速度为40 mm·s-1、坯料温度为960℃、模具温度为300℃、摩擦因子为0. 1的情况下,可以得到较小的叶片精锻残余应力。     

边界散热条件对TC4线性摩擦焊接温度场的影响

基于ABAQUS软件建立了线性摩擦焊二维热力耦合数值模型,研究了边界散热条件对TC4钛合金线性摩擦焊接头温度场的影响。结果表明,在摩擦阶段,边界散热条件对TC4钛合金线性摩擦焊的接头最高温度及高温分布区域没有影响。在冷却阶段,边界散热条件对接头温度场呈现不同影响,在初始5 s内,边界散热条件对接头温度场几乎没有影响;在接头冷却5 s后,散热条件对接头温度场的产生了显著的影响,在冷却100 s时刻,A、B和C散热条件下接头最高温度分别为181℃、61℃和23℃。     

TC4搅拌摩擦焊预热过程数值分析模型

建立4mm厚TC4钛合金搅拌摩擦焊接热输人数学模型,并将模型应用于焊接预热过程温度场仿真,通过试验及有限元模拟进行验证.结果表明,在预热过程中,由于热源固定,其温度梯度呈对称分布,此时温度从最高点向周围逐渐降低,工件在轴肩处温度变化较大,说明轴肩是最重要的热源.     

TC4钛合金TIG焊温度场与残余应力场数值计算

为了计算出采用TIG焊焊接3 mm厚的TC4钛合金(板板对接)的最小热输入,研究不同热输入对温度场和应力场的影响.文中采用Abaqus有限元软件结合Fortran子程序对整个焊接过程进行仿真计算,得出了在不同热输入条件下焊接接头温度场和应力场分布规律.结果表明,随着热输入的增大,焊缝峰值温度随之升高;应力在近缝区变化剧...     

基于数值模拟的TC4钛合金航空叶片精锻过程的金属流动规律

利用Simufact. Forming软件对TC4钛合金叶片的精锻过程进行了数值模拟研究,分析了叶片成形后其等效应力场、等效应变场、温度场的分布情况,研究了不同坯料温度、模具温度、上模速度、摩擦系数等工艺参数对叶片表层金属流动的影响。研究结果表明:叶片周围的毛边区域等效应力较小、等效应变较大、温度较高;最大等效应力点易出现在靠近叶尖的叶身头部、榫头与叶身的连接处、榫头头部及尾部区域;榫头区域的等效应变和温度最低,叶身中部区域的等效应变和温度较高;叶片各区域的Z方向速度方向一致,而叶尖与叶身中部之间区域的X、Y方向速度则出现正、反两个方向的变化,易导致折叠缺陷。叶片榫头区域的金属流动速度受工艺参数影响较小,其流动速度较为缓慢,接近于0;而叶身与榫头连接处附近区域的金属流动速度受工艺参数影响较大,提高坯料温度、上模速度、摩擦系数,都可使其金属流动速度增大,而模具温度的升高则会导致金属流动速度的减小。     

基于多场耦合分析的TC4叶片精锻成形的微观组织模拟

针对TC4钛合金叶片精锻过程,运用三维刚粘塑性有限元模拟方法,采用能反映微观组织演变对材料流动应力影响的本构关系和Yada形式的微观组织预测模型,实现了TC4叶片精锻过程的有限元变形-传热-微观组织演变耦合分析,模拟预测了叶片精锻成形的微观组织,获得了叶片精锻成形的晶粒尺寸和体积分数的分布规律,并分析了变形温度对晶粒尺寸和体积分数的影响,为合理确定叶片精锻工艺和控制叶片质量提供了一定的依据。     

TC4钛合金风扇转子叶片模锻工艺和性能研究

研究了TC4钛合金风扇转子叶片的锻造加热工艺、模锻成形及热处理工艺。在叶片的各部位进行了室温和400℃拉伸试验、冲击试验、400℃持久试验,综合评价了模锻叶片的加工性能和叶片各部位的性能。结果表明,叶片各部位的力学性能分布较均匀,叶身的强度比叶顶和榫头的略高,塑性水平基本相同,即室温下三者的σb均值分别为966,962和963 MPa,σ0.2分别为916,905和912 MPa,δ5约为15%,ψ约为47%;400℃下σb均值分别为669和643 MPa,δ5约为16%,ψ约为67%。整体叶片具有均匀、良好的冲击性能,αkv,HB(d)均值分别为0.46 MJ.m-2,3.47 mm。同时,叶片在大载荷(σ为560 MPa)下具有良好的持久寿命(τ大于101 h)。     

锻坯/模具界面摩擦对汽轮机叶片模锻成形的影响

汽轮机叶片是将蒸汽能转换成机械功的关键部件,叶片精锻是叶片锻造的发展趋势.本文利用数值模拟方法,仿真了叶片金属在锻模型腔内的流动和成形过程,论述了摩擦条件对叶片精锻成形规律的影响.在锻坯金属变形充模的3个阶段,分析并讨论了不同的界面摩擦因子m对叶片模锻成形规律和模具失效的影响.数值实验结果表明:随着界面摩擦因子的增加,克服坯料金属界面流动阻力所需的附加模锻载荷增加,叶片锻件不同区域内的最大最小温度差、最大最小等效应变差,以及最大最小等效应力差增加;与此同时,锻模型腔局部最大等效应力和最大温度也增加.     

锻造工艺参数对TC4钛合金锻件残余应力的影响

针对非等温锻造时TC4钛合金锻件极易产生较大残余应力的问题,依据物理实验,建立并调控仿真模型,通过数值模拟的方法,对不同锻造工艺参数下的TC4钛合金锻件的残余应力进行分析。研究了变形温度、变形程度以及变形速度3个关键参量对TC4钛合金锻件残余应力的影响,揭示了残余应力的变化以及分布规律。结果表明:TC4钛合金锻件的径向残余应力关于中心轴线呈对称分布,但分布不均匀,从外表层至心部,残余应力由拉应力转化为压应力,在中心处应力较为集中;而TC4钛合金锻件的轴向残余应力从上表面到下表面分布较为均匀,且明显小于径向残余应力;关键参量中的变形温度和变形程度对TC4钛合金锻件残余应力的影响较为显著,而变形速度的影响较小,适当提高变形温度和变形速度、减小变形程度,可降低TC4钛合金锻件的残余应力。     

工艺参数对TC6合金叶片锻造变形的影响

利用热力耦合弹塑性有限元法对TC6合金叶片锻造过程进行三维数值模拟.研究了工艺参数对叶片锻造过程中温度场、应力应变场的影响及叶片锻造卸载后残余应力的分布情况,从而揭示合金叶片锻造过程的成形规律.研究结果表明,变形温度、摩擦因子和变形速度等工艺参数对叶片的等效应力和温度场有显著影响,而对等效应变的影响相对较小;叶片终锻卸载后残余应力分布不均匀,边缘部位残余应力较大,而内部残余应力较小,锻造过程中的应力集中区在卸载后同样容易出现残余应力的集中.     

锻造对热锻模具钢高温性能的影响北大核心CSCD

为了研究锻造对4Cr5W2VSi热锻模具钢高温性能的影响,采用不同工艺对4Cr5W2VSi热锻模具钢进行了锻造试验,并与未锻造试验钢进行了显微组织、高温磨损性能和高温抗氧化性能的测试与对比分析。结果表明:锻造显著细化了试验钢材的显微组织,提高了试验钢材的高温磨损性能和高温抗氧化性能。随着始锻温度从1050℃增大至1150℃,试验钢材的高温磨损体积和高温氧化速率均先减小后增大,高温磨损性能和高温抗氧化性能均先提高后下降。与未锻造试验钢相比,在始锻温度为1100℃、终锻温度为900℃、锻造比为5的工艺参数下,试验钢材高温磨损体积改善比率达46%、高温氧化速率改善比率达67%,试验钢材获得了优异的高温磨损性能和高温抗氧化性能。     

TC6合金叶片预锻过程中微观组织的数值模拟

根据实验数据建立了TC6钛合金的动态再结晶模型,并对大型模拟软件Deform进行了二次开发,使其具有微观组织预测功能。通过对圆柱体的镦粗模拟验证了Deform软件二次开发后的的可靠性。采用二次开发后的软件,对叶片的预锻成形过程进行了数值模拟,分析了不同变形温度和变形速度对叶片预锻成形时晶粒尺寸及分布的影响。模拟结果表明,随着变形温度的升高,锻件主要变形区的平均晶粒尺寸略有增大,晶粒间晶粒尺寸的差别缩小,晶粒分布比较均匀;随着变形速度的增大,平均晶粒尺寸的分布越来越不均匀。因此,在合适的变形温度及变形速度下能够使锻件获得良好的综合机械性能。     

GH4413合金高温压缩变形行为与叶片模锻

在Gleeble 3800热模拟试验机上,在接近叶片模锻变形速率条件下,系统分析了GH4413合金的高温压缩变形行为,建立了合金热塑性图和热加工再结晶图,获得的最佳热加工工艺成功应用于大尺寸叶片的模锻生产.叶片解剖分析表明,叶片组织均匀、致密,晶粒细小,无明显冶金缺陷和热加工缺陷,性能完全满足技术条件要求.     

Numerical simulation on forging process of TC4 alloy mounting parts

1Introduction The TC4alloy mounting part is an important part of aeronautic engine.Currently,these mounting parts are mainly manufactured by metal cutting,which is expensive and requires a lot of manufacturing time.Furthermore,in this way the forging flow…