金属板材数控渐进成形工艺的研究进展

为了总结过去十几年国内外学者对板材数控渐进成形工艺技术的研究进展,对渐进成形工艺成形机理方面的研究成果进行了综述,分析了其材料变形的特点;全面概述了近年来国内外学者有关成形工艺参数对成形极限、成形精度、表面质量及能耗和效率的影响方面的研究成果,并介绍了国内外金属板材渐进成形装备的研究进展,最后对新兴的板材渐进成形工艺进行了总结概括。现有研究表明,成形件几何精度、表面质量和成形效率等方面的不足仍然是制约该技术广泛工业化应用的关键问题,同时渐进成形件的形性协同控制机理也亟待研究。     

超声振动对渐进成形过程成形力的影响

为研究超声振动对成形过程中塑性变形的作用机理,探究了不同超声振幅与不同步距条件下超声振动对成形力及微观组织的影响。首先,搭建了基于数控铣床的超声辅助渐进成形实验平台,其中施加在工具头上的超声振动振幅可调。然后,进行了不同超声振幅以及不同步距条件下的直槽渐进成形实验,并对轴向和横向成形力进行了采集与分析,对施加超声振动条件后成形件的微观组织进行了观察。结果表明,施加超声振动后轴向力和横向成形力都有所减小,其中横向力的减小效果比轴向力明显,较小步距相比较大步距对于成形力的减小具有更好的效果。成形力下降率随着超声振幅的增大而增大,但是减小幅度会随成形步的增加而减小。     

面向盾构机密封跑道修复的激光熔覆Fe基涂层制备工艺

为探究激光熔覆再制造修复工艺对盾构机密封跑道磨痕的修复效果,采用送粉式激光熔覆工艺在42CrMo钢基体表面制备了Fe55铁基自熔合金涂层。基于L₁₆(4³)正交试验探究了激光功率、熔覆速率和搭接率对涂层表面形貌、横截面特征参数、稀释率、显微组织、硬度的影响规律和作用机理。极差分析表明,稀释率随激光功率和熔覆速率的增加均呈上升趋势,其中激光功率对涂层硬度影响最大,最大涂层硬度约为基体硬度的2.15倍。Fe55涂层的摩擦因数较基体明显降低,涂层耐磨性优良,其磨损体积较基体降低1.09×10^-2 mm³,主要磨损机制为磨粒磨损和疲劳磨损。     

基于响应曲面法的板料渐进成形最大减薄率预测与分析

以典型方锥台件为成形对象,考虑了层间步距、板材厚度和工具头直径3个工艺参数,首先,使用Box-Behnken方法设计了15组实验,并使用超声波测厚仪获得成形件侧壁上沿深度方向的厚度变化趋势。测得的数据表明,在渐进成形过程中厚度变化并不是一直遵循正弦定律的,而是出现了过度减薄的现象。然后,应用响应曲面法建立了3个工艺参数与制件的最大减薄率之间的二阶响应曲面模型,分析了3个工艺参数独自及其相互作用对最大减薄率的影响。研究结果表明,最大减薄率随工具头直径的减小和步距的增大而增加,但受板材厚度影响较小。最后,以获得最大减薄率的最小值为目标优化工艺参数,得到了最优工艺参数组合:层间步距为2mm,板材厚度为1.27mm,工具头直径为10mm。研究结果对避免渐进成形件过度减薄及提高成形质量具有指导意义。     

盾构机关键零部件再制造修复技术综述

阐述了我国盾构机再制造的发展现状并指出了我国盾构机再制造发展的不足与挑战,综述了盾构机主轴承、刀具刀盘、液压系统、减速机、螺旋输送机等关键部件的损伤形式及目前常用的再制造修复方法。分析了激光熔覆、热喷涂、冷喷涂、冷焊等增材修复技术在盾构机再制造方面的潜能和优势,最后展望了盾构机再制造的发展趋势。     

超声振动对渐进成形件表面性能的影响

为了探究超声振动对渐进成形件的表面性能及表面形貌的影响,选取步距和超声振动作为实验变量,综合分析了超声振动对成形件表面形貌(波纹、凹坑和表面粗糙度)和表面性能(硬度和接触角)的影响。结果表明,超声振动使成形件的表面波纹高度降低,使凹坑深度发生变化。施加超声振动后,成形件的表面粗糙度明显下降,且随着步距的增加而减小,成形件表面出现规律性凹坑。与原始板材相比,渐进成形件的硬度大幅提升,但是施加超声振动的成形件的表面硬度小于传统成形件,且硬度随着步距的增加而增大。施加超声振动后,接触角可达112°,表现为疏水性。     

内燃机增材再制造修复技术综述

阐述了激光熔覆、冷焊、热喷涂与电刷镀等增材修复技术的原理,重点介绍了增材修复技术在内燃机关键零部件再制造修复方面的研究应用进展,总结了曲轴、连杆、缸体等关键零部件的再制造修复方法,指出了激光熔覆、冷焊、热喷涂及电刷镀技术未来研究的重点,展望了内燃机增材再制造修复技术未来的发展趋势。     

基于改进本构模型的超声辅助渐进成形仿真研究

在渐进成形加工中施加高频振动会引起被加工材料的塑性性能改变,并产生软化现象,从而降低加工过程中所需的成形力。首先,基于晶体塑性理论建立了描述金属塑性变形过程中应力-应变关系的理论模型,通过调整位错密度演化和热激活过程体现了超声施加后的声软化效应,构建了超声辅助成形加工时材料的本构模型。基于改进后的本构模型,通过ANSYS/LS-DYNA软件,对超声辅助渐进成形过程进行仿真模拟,获得了成形过程中成形力随成形深度的演变规律。通过超声辅助点成形实验,识别了本构模型参数并验证了仿真模拟结果,获得在一定频率下施加不同振幅时成形力的变化曲线。结果表明,在仿真时使用考虑软化效应的本构模型能获得更好的成形力预测效果。