第7讲线缆包覆挤塑模设计

介绍了线缆包覆模原两种结构形式，对包覆模的芯模几何形状、流道锥角、导向锥间隙、口模对中、口模形状的设计分别作了具体介绍，并给出了圆柱形芯模、圆锥形芯模流道尺寸有关参数的定量计算公式。     

热处理对TC21合金组织形貌演变的影响

研究固溶温度及冷却速率对TC21合金组织演变的影响,采用定量软件对组织特征参数、晶粒大小、α相面积和片层厚度,及初生α相面积和次生α相厚度进行定量表征。结果表明,β相区处理时,随着固溶温度的升高,晶粒尺寸增大,且炉冷(FC)条件下晶粒长大的程度比包覆冷却(BC)的大(FCBC)。两相区热处理时,随着两相区热处理温度的升高(800～850℃),α相的总面积增加;在900～930℃固溶后,包覆冷却条件下,初始次生α相逐渐消失,α相总面积减小,而炉冷后,新的"羽毛"片状α相从β基体中大量析出,α相总面积反而增加。从动力学理论角度分析冷却速率对晶粒尺寸及α相体积分数变化的机制。     

旋转挤压过程中凸模结构参数对成形质量的影响

在Deform-3D有限元模拟过程中采用正交实验的设计方法,系统研究了双工作带凸模不同迎流面形态参数对AZ80镁合金内环高筋筒体旋转挤压过程中折叠与成形损伤的影响规律。结果表明:在变形温度为380℃,模具温度为410℃,变形速率为0. 5 mm·s~(-1),摩擦系数为0. 3的成形条件下,张开角α对折叠角γ有显著影响,但对损伤值的影响不显著;倾斜角β和倒角半径R对折叠角和损伤值的影响不显著。综合考虑,当迎流面相关参数分别为:张开角α为90°、倾斜角β为8°、倒角半径R为3 mm时,所得构件凹槽的相关性能最佳。同时,按照优化后的工艺参数进行了物理实验,证实了数值模拟的可靠性。     

汽车悬架球头拉杆冷成形技术

为提高生产效率、改变原来通过车削加工汽车悬架球头拉杆的方式,提出了一种球头拉杆的多工位冷镦成形工艺。基于DEFORM-3D软件建立了有限元模型,对球头拉杆的塑性成形过程进行了仿真,研究了预成形凸模入模角α、预成形凹模圆角R1、终成形凹模圆角R2以及终成形凹模入模角β等工艺参数对球头拉杆成形的影响,并进行了正交试验,以模具在球头拉杆成形过程中所受载荷及工件损伤值为优化目标,获得了合理的工艺参数组合。结果表明:在保证工件成形质量及模具寿命的前提下,当预成形凸模入模角α为30°、预成形凹模圆角R1为12 mm、终成形凹模圆角R2为3 mm、终成形凹模入模角β为60°时,模具载荷及工件损伤有显著的降低。采用优化后的参数进行试模生产,工件成形质量较好,验证了模拟结果的可信性,能够有效地指导工艺设计人员的设计工作。     

焊合角和焊合室深度对复杂悬臂空心铝型材挤压成形质量的影响

应用Hyper Xtrude有限元分析软件,考察了带长悬臂结构空心截面铝型材挤压时的焊合角α和焊合室深度h对其挤压成形质量的影响。结果表明:当α在15°~45°时,型材悬臂处及空心部位四周分流桥下金属的流动速率较大,开始焊合的时间早,焊合历程长;当α增加到60°时,相应区域金属的流动速率明显降低,焊合推迟;在α达到90°时,该情况最为严重,焊合历程变短。α为45°时,模芯最大偏移量达到最小值0.045 mm。随着h的增加,焊合面静水压力最小值与上模最大等效应力及模芯最大偏移量均逐渐增大。综合考虑各因素的影响,确定该型材挤压模具的最佳焊合角和焊合室深度分别为45°与20 mm,并将其用于挤压模具设计,试模发现模拟结果与试模结果吻合较好,挤出型材的综合质量较高。     

等径角挤压铜合金的分节断裂

本研究提供了等径角挤压不同铜合金的局部剪切、坯锭开裂和分节断裂的实验依据。结果表明,尽管很多参数影响局部剪切,但是合金的硬度和分节断裂与其有着直接的关系,而硬度与合金的成分和相组成有关。在室温下,α-黄铜可以成功进行等径角挤压,而α/β黄铜甚至在350°C下都不能成功进行等径角挤压。利用DEFORMTM 软件模拟了开裂和分节断裂,研究不同参数对分节断裂的影响。结果表明,摩擦力和加工速率对获得完美坯锭影响很小,而利用背压可以很好地减小局部剪切、坯锭裂纹、分节断裂和破坏。利用背压能减小流动局部化,当背压由0提高到600 MPa时,可以提高材料流动均匀性并且使坯锭的均匀性提高36.1%。     

铝包钢线连续包覆挤压力的上限计算

介绍了铝包钢线连续挤压包覆工艺原理,拟定了速度场,推导出铝包钢线包覆模单位挤压力的上限公式及包覆模最优锥角计算公式。     

LF6合金小锥度铝筒旋压成形实验研究

介绍了采用圆板坯旋压成形半锥角小于1°的LF6铝合金锥筒的成形试验。试验采用了平板毛坯、直筒与小锥度两套芯模、普旋加强旋的成形方案,在直筒芯模上把圆板坯加热普旋成圆筒,圆筒切底后在室温下对其强旋减薄,最后改用小锥度芯模加热普旋成小锥度筒。结果表明:确保旋前板坯的高质量,避免出现局部缺陷,控制好热旋时的加热温度是能够顺利成形的必要条件;LF6合金具有良好的旋压性能,选择合理的工艺参数,采用圆板坯可以旋压出半锥角小于1°的无缝筒。     

TC4/TNM钎焊接头界面组织及性能

采用Ti-25.65Zr-13.3Cu-12.35Ni-3Co-2Mo(wt.%)非晶箔带钎料在900 ℃~1020 ℃/10 min工艺下真空钎焊连接TC4和TNM合金,并系统研究了TC4/TNM钎焊接头的界面组织和形成机理以及钎焊温度对界面组织和剪切强度的影响规律。结果表明：钎焊温度900～980 ℃时接头的组织为TC4/细小网篮状(α+β)-Ti/γ-(Ti,Zr)2(Cu,Ni) + α-Ti/Ti3Al/TNM,随钎焊温度升高,钎缝中硬脆的γ相减少、韧性的α-Ti增加。钎焊温度1000 ℃和1020 ℃时,接头的界面反应层由三层演变成两层且对应的物相分别是韧性差的粗针状(α+β)-Ti和Ti3Al,粗针状(α+β)-Ti随温度升高进一步粗化。钎焊接头剪切强度随温度升高先增加后减小,钎焊温度980 ℃时剪切强度达到最大值494.83 MPa。剪切测试的钎焊接头均脆性断裂于TNM侧的钎缝中。     

基于有限元的模具结构对AZ91镁合金管转角分流挤压焊合压力的影响北大核心CSCD

将转角挤压剪切变形原理和镁合金管材分流挤压相结合,设计了镁合金管转角焊合室分流挤压模具。新模具在保证挤压舌针刚度的前提下增加了焊合室的有效高度和焊合时间,从而有利于提高焊缝的焊合性能。基于DEFORM有限元平台建立了AZ91镁合金管转角焊合室分流挤压有限元模型,并进行了可靠性验证。然后,基于该有限元模型研究了转角角度、分流桥结构和凹模结构尺寸对焊合室内平均压应力的影响规律。结果表明:随着分流模转角β和凹模结构尺寸a的增大,焊合室内的平均压应力逐渐增加;对于雨滴形分流桥结构,随着分流桥锥度γ的增大,焊合室内的平均压应力有所增大,但是增幅不明显。     

汽车发动机用AZ91D合金的表面喷涂与性能

采用热喷涂工艺在压铸态AZ91D合金表面制备了Al涂层,研究了热处理温度和保温时间对AZ91/Al涂层界面组织形貌的影响,并对比分析了扩散层的耐腐蚀性能和耐磨性能。结果表明,热处理前Al涂层与基材为机械结合,热处理后Al涂层与AZ91合金基材的界面处可形成冶金结合扩散层,且随着保温时间延长,扩散层厚度不断增加;热处理温度在375 ℃以下时扩散层主要由β-Mg₁₇Al₁₂相构成,375 ℃×8 h热处理后为α-Mg+β-Mg₁₇Al₁₂相,425 ℃×1 h热处理后为γ-Mg₂Al₃和β-Mg₁₇Al₁₂相。AZ91合金基材和扩散层腐蚀电位从高至低顺序为γ>β>α+β>AZ91合金基材,扩散层的腐蚀电流密度均低于AZ91合金基材,阻抗谱图中容抗弧半径从大至小顺序为γ>β>α+β>AZ91合金基材,扩散层的耐腐蚀性能均优于AZ91合金基材;γ、β和α+β扩散层的摩擦稳定性系数都高于AZ91合金基材,而磨损速率和磨痕宽度都要小于AZ91合金基材,其中β扩散层的磨损速率和磨痕宽度最小,具有最佳的抵抗磨损的能力。     

Pd-Ni-Al涂层的高温短期氧化行为

在M38镍基高温合金上电镀Pd-20 mass%Ni合金，采用低压固体粉末包埋渗铝方法制备钯改性铝化物涂层，XRD分析表明，涂层主要由β-(Ni,Pd)Al相组成.利用TGA、SEM等方法，研究了涂层在800℃、900℃和1100℃的高温氧化行为表明，β-(Ni,Pd)Al涂层恒温氧化动力学遵循抛物线规律；1000℃氧化动力学则不遵循抛物线规律.在800℃和900℃下，β-(Ni,Pd)Al 涂层表面氧化产物包括α-Al2O3、θ-Al2O3和少量的γ-Al2O3；在1000℃下，涂层表面存在α-Al2O3和θ-Al2O3两种氧化物；在1100℃下，涂层表面氧化产物主要是α-Al2O3.此外，在各温度下涂层表面的氧化产物中都含有少量的TiO2，随着温度升高，其含量增加.     

激光成形修复ZL104合金的组织与性能研究

针对深井钻机刹车盘的工况条件,采用激光熔覆技术在35CrMo钢表面分别制备Fe基涂层和含Cr3C2的Fe基合金复合涂层,研究了2种涂层的组织结构、显微硬度及耐干滑动摩擦磨损性能。结果表明,Fe基涂层以亚共晶方式结晶,在初生柱状固溶体枝晶间存在大量网状共晶组织,主要由γ-Fe、Cr7C3及少量的Cr-Fe固溶体等组成。Fe基复合涂层中Cr3C2大部分溶解,枝晶凝固特征保持不变,枝晶组织明显细化,主要由γ-Fe、Cr7C3及少量的Cr-Fe固溶体及较少量未熔的Cr3C2等组成。Fe基复合涂层的显微硬度及其摩擦磨损性能优于Fe基涂层。     

电磁铆接过程数值模拟

电磁铆接是一种新型铆接工艺,铆接过程中材料的应变率高,铆钉材料的变形方式不同于普通铆接.通过电磁铆接过程的数值模拟分析影响铆接质量的因素,重点分析铆模几何构形对铆钉镦头成形的影响,为铆模优化设计提供了理论依据.数值模拟发现改变铆模倾角可以改变镦头区的应力分布,从而改变镦头区应变分布;减小铆模倾角可以减小最大剪应力,从而减小剪应变,防止镦头裂纹的产生.镦头金相组织表明数值模拟结果符合实际情况.     

EFFECT OF VACUUM HEAT TREATMENT ON OXIDATION BEHAVIOR OF SPUTTERED NiCrA1Y COATING

A bond coat for thermal barrier coating (TBC), NiCrAlY coating, is subjected to vac-uum heat treatment in order to remove internal stress before ceramic top coat is de-posited. The effect of vacuum heat treatment on the oxidation behavior of the sputteredNiCrAlY coating has been investigated. The as-sputtered NiCrAlY coating consists ofγ-Ni and β-NiAl phases. After vacuum heat treatment, the sputtered NiCrAlY coatingmainly consists of γ-Ni3Al, β-NiAl, γ-Ni, and trace of α-Al2O3 phases. The isother-mal oxidation of sputtered NiCrAlY coating with and without vacuum heat treatmenthas been performed at 1000C. It is shown that α-Al2O3 formed during vacuum heattreatment acts as nuclei for the formation of α-Al2O3, and the protective α-Al2O3scale is formed more rapidly on the vacuum heat treated NiCrAlY coating than thatformed on the untreated coating. Also the α-Al2O3 scale has a better adherence to thevacuum heat treated NiCrAlY coating. Therefore the vacuum heat treatment improvesthe oxidation resistance of sputtered NiCrAlY coating.     

压铸工艺生产的铝基复合的组织和性能

报道了压铸浸渗法生产的γ-Al2O3长纤维、δ-Al2O3短纤维和SiC颗粒强化铝基复合材料的组织特征和强度性能检测结果。试验结果表明,采用优化工艺条件,在工业压铸机上可以生产出高浸渗质量,可热处理的铝基复合材料,所获复合材料与130MPa挤压浸渗生产的复合材料相仿,具有理想的工艺质量和组织结构,强度性能达到或超过混合律的预测值。     

Hot corrosion and oxidation behavior of a novel Pt + Hf-modified γ′-Ni3Al + γ-Ni-based coating

A new type of Pt + Hf-modified γ′-Ni₃Al + γ-Ni-based coating has been developed in which deposition involves Pt electroplating followed by combined aluminizing and hafnizing using a pack cementation process. Cyclic oxidation testing of both Pt + Hf-modified γ′ + γ and Pt-modified β-NiAl coatings at 1150 °C (2102 °F), in air, resulted in the formation of a continuous and adherent α-Al₂O₃ scale; however, the latter developed unwanted surface undulations after thermal cycling. Type I (i.e. 900 °C/1652 °F) and Type II (i.e. 705 °C/1300 °F) hot corrosion behavior of the Pt + Hf-modified γ′ + γ coating were studied and compared to Pt-modified β and γ + β-CoCrAlY coatings. Both types of hot corrosion conditions were simulated by depositing Na₂SO₄ salt on the coated samples and then exposing the samples to a laboratory-based furnace rig. It was found that the Pt + Hf-modified γ′ + γ and Pt-modified β coatings exhibited superior Type II hot corrosion resistance compared to the γ + β-CoCrAlY coating; while the Pt + Hf-modified γ′ + γ and γ + β-CoCrAlY coatings showed improved Type I hot corrosion performance than the Pt-modified β.     

汽车外覆盖件工程设计阶段滑移线问题的控制

滑移线严重影响汽车外覆盖件面的品质。从冲压工艺及模具设计角度对滑移线的形成进行了分析,提出了常见的滑移线的判定标准。通过产品R角优化、冲压方向优化、工艺补充调整、拉深筋的调整和采用刺破工艺,有效地控制了滑移线,降低了钣金和涂装修理的工作量,显著提高外覆盖件的外观质量和一次通过率。     

Effects of die geometry on variation of the deformation rate in equal channel angular pressing

The deformation behavior within the deformation zone of a workpiece during equal channel angular pressing (ECAP) was investigated using the finite element method. The effects of die geometry on the variations of normal and shear deformations were studied with a deformation rate tensor (D). The zero dilatation line, at which the normal components (D₁₁ and D₂₂) of the deformation rate tensor (D) are zero, in the die coincided with the line of intersection of the two die channels irrespective of die geometry such as curvature angle (Ψ) and oblique angle (Φ), while the maximum shear line, at which the shear components (D₁₂ and D₂₁) of the deformation rate tensor (D) have maximum value, is dependant on the die geometry     

铂改性铝化物涂层的热生长层内应力研究

研究了镍基高温合金热障涂层系统中铂改性铝化物粘结层在空气中非连续高温氧化生成的Al2O3层内应力状态及相应的粘结层微观结构。利用Raman光激发荧光谱技术,发现铂铝粘结层在900℃氧化初期生成了θ-和α-Al2O3,而在1100℃氧化时,表面则形成连续致密的α-Al2O3层。通过α-Al2O3的光激发荧光谱偏移量,计算得到了热障涂层中热生长层的内压应力略高于3.0GPa。铂改性铝化物涂层表面Al2O3"背脊"处的内应力相对较低,同时由于没有陶瓷层的压制,生成的Al2O3起伏较大,并发生局部的Al2O3脱落。随氧化时间延长,由于Al元素沿晶界扩散较快,导致更多的γ′-Ni3Al在粘结层晶界处形成,粘结层中基本相β-NiAl向γ′-Ni3Al转变,改变了粘结层本身的热膨胀系数,引起热生长层中内应力变化。