半轴套管冲孔连皮缺陷问题研究及工艺优化

半轴套管是汽车桥壳的重要零件,针对北京机电研究所开发的半轴套管热挤压成形技术在进行工艺调试过程中,穿孔及正挤压工序中管端易出现冲孔连皮粘连缺陷的问题进行了分析,探讨了造成连皮粘连的原因,确定连皮过厚和冲头偏心是造成这一缺陷的主要因素。采用Deform-3D有限元软件分别对连皮过厚和冲头偏心的冲孔情况进行模拟,模拟结果较好地反映了实际情况。运用BP神经网络结合遗传算法,对冲孔工序的工艺数据进行优化,确定了合适的连皮厚度。最后,采用优化后的连皮厚度,并对各工序凸模和凹模进行对正检查,生产出合格的半轴套管产品。     

6061铝合金管材热挤压成形模拟分析

铝合金管材热挤压时,采用空心铸锭无润滑穿孔针工艺,管材内表面质量好,但穿孔力大,断针频繁。以外径460mm,壁厚15mm的铝合金管材为研究对象,利用Forge软件对其采用空心铸锭无润滑穿孔针的热挤压成形过程进行模拟。结果表明,挤压前期,铸锭由镦粗进入挤压状态,铸锭内孔与穿孔针经历了接触、分离和再接触的过程,铸锭外圆与挤压筒先是局部接触,而后向两端延伸,至全长接触前,铸锭整体沿长度方向呈鼓形。挤压力和穿孔力峰值同时出现在铸锭头部进入模具工作带时,穿孔力峰值约为挤压力峰值的1/4。     

热挤压成形GH3625合金管材组织及裂纹形成机理

通过对比热挤压成形管材和爆裂管材的组织以及对爆裂管材裂纹和断口的分析,研究了热挤压成形GH3625合金管材的组织及裂纹形成机理。结果表明:爆裂管材与成形管材的组织均为等轴晶,但爆裂管材的开裂使晶界处的应力集中得以释放,其组织中并没有形成变形孪晶,在管材径向方向上也不存在晶粒尺寸不均匀的现象。挤压比过高导致管材在热挤压过程中绝热升温严重,使低熔点的Laves相熔化并扩散到周围基体中,是裂纹形成的根本原因。在模具出口处高拉应力的作用下,这些裂纹不断扩展最终连接在一起,导致管材的爆裂现象。由于断口表面冷却速率较高,组织通过奥氏体区的时间较短,再结晶形核核心多且晶粒长大过程受阻,使断口表面形成了一层十分细小的再结晶晶粒。     

大口径TC4钛合金管材的挤压组织与性能

采用16.3 MN卧式挤压机对TC4钛合金管材进行热挤压,研究了热挤压后管材不同部位的显微组织和力学性能。结果表明,TC4钛合金通过挤压变形可以获得均匀、细小的两相区加工组织。沿管材壁厚方向,外壁、中心和内壁的晶粒尺寸逐渐变大。但沿管材纵向,头部、中部、尾部的晶粒尺寸基本一致,这种组织均匀性保证了管材头、中、尾不同部位具有均匀一致的力学性能。     

退火对热挤压Mg-3.8Zn-1Y合金组织及性能的影响

采用光学显微镜,扫描电子显微镜等手段研究了退火处理对热挤压Mg-3.8%Zn-1%Y合金组织及性能的影响。结果表明,该合金经425℃×15 min退火可通过完全再结晶获得细小的晶粒,合金的拉伸屈服强度为171.9 MPa,伸长率为29.8%。EBSD分析表明合金的优良的塑性来自于合金在拉伸过程中拉伸压缩({10 12}-{10 11})二次孪生的交互发生引起的协调变形。另外,拉伸过程中形成的较弱的"双峰"型{0002}纤维织构作为变形有利的取向也有利于改善合金的塑性。     

热处理对Mg_2B_2O_(5w)/6061Al复合材料组织和性能的影响

研究了单级固溶及峰值时效处理对粉末热挤压法制备5 vol%Mg2B2O5w/6061Al复合材料组织和力学性能的影响。结果表明:经粉末热挤压制备的材料,晶须分布相对均匀,但长径比显著降低,材料主要由α(Al)、Mg2B2O5w和Mg2Si相为主;热挤压态复合材料经固溶时效(510℃×1 h+160℃×9 h)处理后,晶粒内部析出大量的β'相;拉伸强度、屈服强度和伸长率分别为357.6 MPa、205 MPa和8.77%,相比挤压态复合材料,拉伸强度和屈服强度分别提高了81%和78%;拉伸断口分析表明,材料的失效形式以基体的韧性断裂和晶须团聚体的脆性开裂为主。     

热挤压管嘴的超声波检测

采用热挤压成型的管嘴结构复杂,产生多方向缺陷的可能性较大,必须按RCC-M《压水堆核岛机械设备设计和建造法则》规范进行多方向的全体积超声检测。按照RCC-M规范对母管的质量要求确定了管嘴检测时对比试样的轴向、周向人工槽尺寸,并按管嘴的实物形状制作了对比试块。采用多角度探头检测时,重点对内壁R弧处的轮廓界面回波进行了分析,确定其为非缺陷回波,验证了热挤压直接成型管嘴工艺的可行性。     

Tensile and Fracture Properties of 15 vol% SiC_p/2009Al Composites Fabricated by Hot Isostatic Pressing and Hot Extrusion Processes

15 vol% silicon carbide particle （SiCp）-reinforced 2009A1 matrix （15 vol% SiCp/2009A1） composites were fabricated by hot isostatic pressing （HIP） and hot extrusion processes. The tensile and fracture properties of 15 vol% SiCp/ 2009Al were studied. The results showed that hot extrusion increased the ultimate tensile strength （UTS）, yield strength （YS）, elongation （EL）, reduction in area （RA）, and fracture toughness of the composites. The heat treatment resulted in the increase in UTS, YS, and fracture toughness, but a decrease in EL and RA. Both hot extrusion and heat treatment had negligible effects on elastic modulus （E）. With the increase of SiCp size, the UTS, YS, and E decreased, but the EL and RA increased. The fracture toughness increased first and then decreased with increasing SiCp size, and when the SiCp size was about 7 μm, the composites obtained the maximum fracture toughness value of 31.74 MPa m^1/2.     

热处理对挤压态Mg-6Gd-5Y-1Zn合金组织与性能的影响

通过对Mg-6Gd-5Y-1Zn(质量分数,%)合金在固溶和时效处理状态下显微组织和力学性能的研究发现,α-Mg基体、沿挤压方向分布的条状18R-LPSO相、少量的Mg₂₄(GdYZn)₅ 相以及细层片状的14H-LPSO相构成了挤压态合金的组成相。挤压态合金经固溶(T4)处理后,一部分18R-LPSO相溶入基体,并且基体中的14H-LPSO相伸长同时粗化。挤压态合金经过固溶加时效(T6)处理后,大量β′相从α-Mg基体中析出。T6态合金的室温力学性能最好,其屈服强度、抗拉强度及伸长率分别为272 MPa、406 MPa和6.1%。β′相沉淀也发生在挤压态合金的直接人工时效(T5)处理过程,但相比于T6处理,14H-LPSO相和β′相在基体中的体积分数均偏低。     

Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.1B合金的包套热挤压组织与拉伸性能

采用包套近等温热挤压工艺制备了Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.1B合金方形棒材,通过OM、SEM、XRD、TEM和拉伸等实验方法研究了方棒不同状态和位置的组织及拉伸性能。结果表明,方棒材的挤压态组织较为均匀,不同位置的微观组织无明显差异;挤压变形使铸锭组织片层取向趋于一致,趋向平行于挤压方向;晶界处γ相存在颗粒状、块状和长条状3种形态;β相在挤压过程中碎化和被拉长呈平行挤压方向纤维状。在TEM下观察,棒材边部位置片层完全碎化,而心部位置片层断裂后呈长条状。β₀相中生成大量ω₀相,两者位相关系遵循:■。方棒材的室温拉伸强度达到1000 MPa以上,室温延伸率为0.5%左右;800℃拉伸屈服强度达到400 MPa以上,表现明显塑性。热挤压合金经时效热处理后在β₀相中生成大量透镜状γ相,时效处理提高了合金的高温拉伸性能,但无法消除ω₀相。