显微组织对TC16钛合金棒丝材冷镦成形性能的影响

TC16钛合金棒材在冷镦成形方面具有较大的加工和应用优势,棒材组织形貌对最终紧固件冷镦成形性有直接影响。采用不同加工方式、不同变形温度和热处理制度获得了不同组织状态的TC16钛合金小规格棒丝材,通过紧固件冷镦成形实验,研究了显微组织对冷镦成形性能的影响。结果表明,TC16钛合金丝棒材冷镦过程中的组织变形主要是纵向金属扁平化和破碎挤压的过程;纵向为等轴组织或者网篮组织的TC16钛合金棒丝材,在冷镦过程中纵向变形均匀,冷镦过程顺利;纵向为拉长组织的TC16钛合金棒丝材在冷镦过程中易产生裂纹。     

销钉多工位冷镦成形过程数值模拟及组织演变

应用Deform-3D有限元软件对某一型号圆头销钉多工位连续冷镦成形过程进行了数值模拟,分析了冷镦成形过程中金属流动规律、温度分布及载荷行程曲线的变化规律;并在多工位冷镦机上试制,观察试件不同部位的显微组织。结果表明:销钉头部预、终镦的变形程度设计较合理,金属流动具有典型镦挤变形分区的特点,温度和载荷峰值随变形程度的增加而增大;ML35Mn钢冷镦显微组织中铁素体晶粒形状尺寸受变形程度的影响显著。     

TB9钛合金芯杆冷镦成形模拟及实验研究北大核心CSCD

针对TB9钛合金芯杆冷镦成形存在的问题,利用DEFORM有限元软件模拟分析了TB9钛合金芯杆的镦制成形工艺,讨论了多工位冷镦成形中变形量、摩擦因数对芯杆镦头质量的影响。进而通过实验分析了芯杆镦头剪切带的组织和力学性能。结果表明:芯杆三工位镦制成形中,采用不同镦制变形量获得了芯杆镦头的应变分布,有效控制了因镦头中心部位变形程度高而造成的镦制缺陷。摩擦因数的减小会降低镦头的应变,当变形量为50%时,三工位镦制成形的摩擦因数为0.35的镦头中心部位的等效应变为1.18874,摩擦因数为0.25的镦头中心部位的等效应变为1.12713,摩擦因数为0.15的镦头中心部位的等效应变为1.07401,提高了镦头的均匀变形程度。通过测试分析芯杆镦头样件可知,镦头内部无微孔洞、微裂纹等缺陷产生,镦头内部形成的剪切带区域的微观组织最密且呈纤维状,剪切带区域的平均硬度为354.8 HV,为芯杆镦头硬度最大之处。     

TC16钛合金冷镦变形特征的研究

采用快速顶锻试验机研究退火态TC16钛合金冷镦变形行为,利用显微硬度计、透射电镜及XRD技术分析TC16钛合金冷镦变形后的组织性能变化。结果表明,退火态TC16钛合金具有良好塑性变形能力,实现无裂纹1/8锻压比冷镦变形。冷镦样品不均匀变形明显,形成一字双叉剪切带,硬度值在剪切带区域最大。锻压比小于1/4时以位错强化为主,大于1/4时以细晶强化为主。锻压比为1/4时冷镦样品硬度梯度最大,力学性能不稳定,锻压比大于1/4后,力学性能逐渐趋于稳定。     

基于有限元分析的汽车用大法兰螺母冷镦成形技术

以车用大法兰螺母为研究对象,通过结构分析,提出两种冷镦成形工艺方案。首先,研究了40CrNiMoA钢在室温条件下的变形特性,以建立其准确的材料模型;其次,采用Deform-3D软件对两种方案的前4个工位分别进行有限元建模和成形模拟,并对比了模具的填充、材料的变形、等效应力的分布以及各工位的成形载荷情况,确定了更加可行的冷镦成形方案;最后,根据该可行方案对各工位的模具结构进行设计与制造,并装入6工位冷镦机中进行试模。结果显示：该冷镦成形工艺稳定,生产速度快,并且制造的大法兰螺母外形完整、质量好,无折叠和开裂等严重缺陷,使用性能满足厂家的需求。     

TC16钛合金冷镦变形的特征

通过快速顶锻实验研究退火态TC16钛合金冷镦变形行为,利用显微硬度计、透射电镜及XRD技术分析TC16钛合金冷镦变形后的组织和性能变化。结果表明,退火态TC16钛合金具有良好的塑性变形能力,能实现无裂纹1/8锻压比冷镦变形。冷镦样品不均匀变形明显,形成一字双叉剪切带,硬度值在剪切带区域最大。锻压比小于1/4时以位错强化为主,大于1/4时以细晶强化为主。锻压比为1/4时冷镦样品硬度梯度最大,力学性能不稳定,锻压比大于1/4后,力学性能逐渐趋于稳定。     

螺栓联合机三序顶出凸轮的改进

我厂使用齐齐哈尔第二机床厂生产的Z47——12C螺栓联合自动机生产内六方螺钉,该机是八十年代我国自行设计、制造的先进冷镦设备。经过近2年来的实际工作,为适应我厂生产,我们对设备先后改造了三序顶出部分、自动搓丝机部分,取得成功。机床由冷镦机、搓丝机、料道三部分组成。不包括切断有三个变形工位:预成形、镦头和切边。加工内六方螺钉时,由于材料的变形工艺与六方头螺栓不同,不仅需要更换模具,而且还需要把第三序推出,改成与前两序(预成形、镦头)相同推出时间的结构,以便完成镦出内六角和缩杆的任务(图1)。这就是     

双锥度锥形模设计

在冷镦生产中，当零件的头部变形较大时，通常采用大料及缩径的加工方法，使用该方法冷镦凹模寿命低，通过理论分析和大量的实验后，成功地采用双锥度锥形模加普通凹模的生产方式，生产头8部6变形较大的零件，取得了良好的效果，大大降低了零件的生产成本。     

扩大单工位自动冷镦机工艺范围几例

过去,国内使用的单工位自动冷镦机,一般只用于生产铆钉、机螺钉和内、外六角头螺钉的毛坯等制件,工艺范围局限于“镦头”,因而自动冷镦机俗称“打头车”。自文化大革命以来,我国的冷镦工人冲破了这个框框、扩大了单工位自动冷镦机的工艺范围,冷镦成功了多种其它形状的零件。下面仅举几个例子予以介绍。     

轧制方式对TC16钛合金线材组织和性能的影响

<正>在相同的轧制工艺下,对比研究了纵连轧和横列式轧制两种不同轧制方式对TC16合金线坯显微组织、力学性能及冷镦成形性能的影响。结果表明,纵连轧轧制得到的线坯为细片层+少量等轴α组织,M态线材强度低、塑性高,冷变形能力强,有利于冷镦紧固件生产。试样经热处理强化后,强度及塑性与横列式轧制生产线坯相当。     

海绵钛/电解钛熔炼TC4钛合金铸锭直接轧制板材的组织及性能

分别以海绵钛和电解钛为原材料熔炼TC4钛合金,将熔炼后的铸锭进行热轧,研究两种原材料熔炼的铸锭轧制为TC4轧板后的组织与性能。结果表明,海绵钛TC4热轧板材组织较电解钛晶粒粗大,组织不均匀,而电解钛TC4热轧板材组织为均匀细长、条状交错的α相,呈现出类似网篮组织结构。海绵钛TC4板材的抗拉强度和洛氏硬度明显高于电解钛TC4钛合金板材,而电解钛TC4板材的塑性更好。海绵钛TC4板材的断裂方式为准解理断裂与韧性断裂的复合断裂,而电解钛TC4板材的断裂方式为韧性断裂。     

退火对海绵钛/电解钛熔炼TC4合金铸锭轧制板材组织性能的影响

以海绵钛和电解钛分别作为熔炼TC4钛合金的原材料,将熔炼后的铸锭进行热轧并退火处理,研究不同原料铸锭轧制的TC4合金板材退火处理后的组织与力学性能。结果表明:去应力退火对电解钛与海绵钛TC4合金板材组织的影响不大。再结晶退火后,电解钛与海绵钛TC4合金板材均有再结晶的等轴α相,而电解钛TC4合金的等轴化程度更高,内部组织更均匀。海绵钛TC4合金板材在经550 ℃退火处理后的应力去除效果比电解钛TC4合金的好,其强度略微降低,而塑性提升更为明显。电解钛TC4合金板材在经过800 ℃退火处理后的再结晶效果比海绵钛TC4合金好,其强度略微降低,而塑性得到极大的提升。两种钛合金板材退火后板材的断裂方式皆为韧性断裂。海绵钛TC4合金板材经退火后硬度降低,而电解钛TC4合金板材经退火后硬度增加。     

有限元模拟TC16合金镦制六角螺栓的头部变形行为

TC16钛合金具有良好的力学性能和冷成形性能,在航空航天领域中广泛应用于制作紧固件。为研究TC16钛合金镦制六角头螺栓的变形行为,本文采用MSC.Marc有限元模拟软件,模拟了不同变形条件下TC16钛合金丝材镦制六角头螺栓时的头部变形行为。研究结果表明,摩擦系数对变形程度分布和变形温度分布的影响较大;变形初始温度对变形程度分布的影响较小,但对因材料变形导致的热温升影响较大。摩擦系数较小容易充不满,摩擦系数较大容易产生飞边。摩擦系数为0.1时,有利于六角头的成型,得到的产品形状较好。将模拟结果与实况条件下镦制的六角头螺栓变形结果进行了对比,发现两者之间可以较好地吻合。     

变形工艺对TC11钛合金超塑性的影响

为了研究TC11(Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si)钛合金的超塑性变形行为,采用两种改锻工艺细化坯料原始组织,然后在电子拉伸试验机上分别以恒速、恒应变速率和最大m值法进行拉伸实验.结果表明,TC11钛合金在α+β区通过三维镦拔改锻工艺,可以获得晶粒度为6μm的细晶等轴组织,而在β区拔长改锻的组织为粗大的魏氏组织.在变形温度为900℃的条件下,TC11钛合金通过最大m值超塑变形方式获得了异常高的超塑性,最大伸长率达到2300%;而采用常规的恒应变速率和恒速超塑变形,伸长率分别为1147%和1100%.说明TC11钛合金在α+β区通过三维镦拔改锻细化晶粒后,以最大m值超塑变形是获得较好超塑性的有效方法.     

基于数字图像处理的TC4钛合金金相组织定量分析

通过对TC4钛合金显微组织的金相图片的研究,提出一种对金相定量分析的数字图像处理方法。以ImageJ软件为工具,采用数字图像处理中的图像增强、阈值化、图像分割等数字化处理方法,计算出钛合金组织在不同热处理状态下α相所占比例,以及金相分析中其他的特征参数。研究结果表明:该数字图像处理方法可实现对TC4组织金相图片的处理,在TC4棒材锻件中α相占49.38%,长短轴比为1.458。     

新型TC21钛合金热处理工艺参数与显微组织演变的关系研究

TC21钛合金是新型的高强韧损伤容限型钛合金，其模锻件为网篮组织，锻后热处理工艺采用双重退火工艺。本研究采用金相法、SEM等方法系统研究了TC21钛合金模锻件的锻后热处理工艺和显微组织演变规律。试验分析了TC21钛合金模锻件锻后第1次退火加热温度、第2次退火加热温度和保温时间等工艺参数条件下的初生α相数量、形状以及网篮组织形貌特征的变化规律，为TC21钛合金模锻件获得高强、高韧和损伤容限优良综合性能奠定基础。     

置氢TC21钛合金粉末模压成形烧结组织性能研究

采用置氢TC21钛合金粉末模压成形+保护气氛烧结工艺,研究置氢TC21钛合金粉末模压成形-烧结合金的组织性能的变化规律.结果表明:置氢量0.22%(质量分数,下同)和0.39%的TC21粉末烧结体组织较细,致密化程度也较高,置氢量0.39%的TC21粉末烧结体退火后的抗压强度和屈服强度最高.随着置氢量的增加,置氢TC21钛合金粉末模压成形烧结体片层组织尺寸变薄、针状的组织变细,晶粒尺寸变小;置氢TC21钛合金粉末模压成形烧结体退火后组织较退火前发生了明显的均匀化和细化;烧结体真空退火后氢含量达到安全状态,其中,置氢量0.39%的TC21钛合金粉末烧结体致密效果较好、综合力学性能较高.     

Na2SiF6活性激光焊接TC4钛合金焊缝成形和组织

采用Na₂SiF₆作为表面活性剂激光焊接TC4钛合金,通过观察焊缝表面,确定了Na₂SiF₆对TC4钛合金激光焊焊缝表面成形的影响;采用高速摄像技术,观察分析了焊件上方高温光致等离子体形态特征变化;借助光学显微镜观察分析了焊缝熔深和熔宽的变化及微观组织. 结果表明,涂覆Na₂SiF₆活性剂后TC4钛合金激光焊焊缝表面成形良好,可使焊缝熔深增加约0.8% ~ 12%,焊缝表面熔宽降低约10% ~ 29%,能够有效提高焊缝的深宽比;Na₂SiF₆活性剂改善了焊缝微观组织的不均匀性,改变了焊缝上部β柱状晶的结晶方向,细化了焊缝的晶粒尺寸和微观组织.     

超声振动对TC1钛合金板材成形性能的影响

通过超声振动辅助拉伸试验,研究了超声振动的频率、振幅及间歇振动方式等参数对TC1钛合金板材应力与应变、屈服强度、抗拉强度及延伸率等拉伸性能指标的影响。通过拉伸试件的组织和性能分析,研究了超声振动参数对TC1板材金相组织、断口形貌及维氏硬度的影响。研究结果表明,TC1钛合金板材拉伸过程中叠加一定频率、振幅的超声振动可以明显降低材料的屈服强度和抗拉强度,并且在一定工艺参数条件下还可以较大幅度提高材料的延伸率,而且对其组织和性能影响较小。