半固态触变压射成形过程模拟及验证

根据触变铸造半固态合金的流变特性,将半固态触变成形过程的流动简化为均相等温层流流动,并对其进行了数值模拟和实验验证,数值模拟结果与实验充型结果基本相符。     

铸铝杯形件的加工工艺分析

本文分析铸铝杯形件结构形式和工艺特点,针对铸铝杯形件加工变形问题,提出具体的加工工艺方案和改进措施。通过生产实践检验了工艺措施的可行性及合理性。证明科学合理的工艺方案可提高零件的加工精度、缩短生产周期,节约生产成本。     

杆-杯形挤压件的优化设计

在对杆—杯形件挤压过程中的金属流动规律分析的基础上提出杆—杯形挤压件的优化设计方法,并指出在优化零件设计方面,塑性加工中的金属流动规律是一个不可忽视的问题。     

ZL116合金的半固态模锻成形组织与性能

采用300 t压力机,对半固态ZL116合金进行了模锻成形实验.结果表明:半固态模锻成形可以获得组织致密、轮廓清晰、充型完整的成形件;成形件微观组织主要为细小、分布均匀的近球状和蔷薇状非枝晶组织;同时由于成形静压力的作用引起局部组织发生塑性变形,使半固态模锻件的性能明显优于液态模锻件的性能,硬度可达65.7 HB,高于液态模锻件20.5%,为半固态加工技术在战车上的应用奠定了基础.     

复杂杯形件温挤压成形工艺浅探

复杂杯形件的金属流动比较复杂。分析比较了这类零件成形的几种工艺方案,指出复合挤压具有工序少、制件尺寸精度高、模具结构简单、造价低的优点,并用美国MARK/Autoforge模拟了其温挤压过程,表明该工艺是合理可靠的。     

杯形件拉深力的理论预测与正交试验分析

应用正交试验法研究影响杯形件最大拉深力的主要工艺因素,得出影响最大拉深力工艺参数的主要顺序为润滑油、凹模圆角半径、压边力、凸模圆角半径。应用Ｈｉｌｌ的板料各向异性理论导出了新的计算杯形件最大拉深力的理论公式,给出了最大拉深力随各相关变化的理论分析,理论值与试验值吻合较好。     

半固态镁合金压铸充型过程的数值模拟研究

在考虑半固态AZ91D镁合金充型过程的压力和速度变化特征的基础上,建立了模拟计算所需要的表观黏度数学模型.采用ProCAST软件,对半固态镁合金压铸充型过程进行模拟,预测卷气、夹杂物产生的可能性,以便优化其工艺参数和工艺方案.结果表明,与全液态镁合金充型过程相比,半固态金属充型平稳,模具寿命长,铸件质量好;改变内浇道和溢流槽的设置位置和数量,还可有效地减少铸件本身内部杂质,提高铸件质量.     

铝合金半固态触变充型过程的计算机模拟

分析半固态AlSi7Mg合金触变充型过程中各个阶段浆料的压力和速度变化特征,建立耦合半固态表观粘度的三维流场数学模型,在考虑半固态边界条件和气体阻力方程基础之上,采用SOLAVOF法对铝合金件的触变充型过程进行模拟计算.结果表明, 入流速度大小对半固态浆料充填流态有显著影响.小的入流速度浆料充填流态倾向于采用平稳充型,同时气孔等缺陷产生倾向也小.与刹车泵体轴向注入工艺相比,在一定入流速度下,采用径向注入工艺成形阻力较小,充型中不会出现充不满的铸造缺陷.上述模拟结果与实际相吻合.     

双锥冲头反挤杯形件的主应力解

推导了双锥冲头的主应力解,分析了主应力解轴间应力表达式中各项的物理意义。并且与平直冲头的主应力解作了比较,指出平直冲头的主应力解是双锥冲头主应力解的特例。根据挤压力的计算值与实测值的比较,说明用本文推导的双锥冲头主应力解的结果计算反挤杯形件的挤压力可满足一般工程需要。     

薄壁深杯形件多工艺复合旋压成形机理研究

针对传统的薄壁深杯形件成形流程长、效率低、质量控制难的问题,提出采用拉深-流动多工艺复合旋压方法实现此类零件的高效短流程精确制备。基于Abaqus有限元软件建立了SPHC热轧钢薄壁深杯形件拉深-流动多工艺复合旋压成形有限元模型,研究了深杯形件复合旋压成形时的应力应变分布及材料流动行为,揭示了复合旋压的成形机理,结合复合旋压成形试验,验证了有限元模拟的准确性。结果表明：采用多工艺复合旋压工艺可实现深杯形零件的单道次旋压成形,并可获得成形质量良好的薄壁深杯形零件。按照材料变形状况,多工艺复合旋压可分为拉深旋压阶段、流动旋压起始阶段和复合旋压稳定阶段;在流动旋压起始阶段最大等效应变随旋压的进行而急剧上升;在稳定旋压阶段最大等效应变出现在已成形区域,其变形状态为轴向与切向拉伸、径向压缩,而过渡区域为轴向拉伸、径向与切向压缩。流动旋压起始阶段,贴模区域材料向口部的轴向流动随着拉深旋压用与流动旋压用旋轮间的轴向错距量的增大而增大。在复合旋压稳定阶段,坯料与拉深旋压用旋轮接触的外侧区域受三向压应力,而内侧区域受到三向拉应力的作用,坯料与流动旋压用旋轮接触区域受三向压应力作用。为保证旋压成形质量,旋压...     

大型锻件淬冷过程数值模拟与实验验证

为了了解和分析大型锻件在淬火过程中温度和组织场等的变化情况,应用非线性有限元软件MSC.Marc及其二次开发功能建立了二维有限元模型.综合考虑相变与温度的耦合关系、相变热的影响和热物性参数的非线性等问题,获得锻件淬火过程1/4截面上瞬态温度场和组织场的变化云图.材料的TTT转变曲线在AutoCAD软件环境下通过开发的程序实现动态调用.以35CrMo钢长圆柱大型锻件为对象,模拟了其淬火过程中温度和组织的转变过程.比较计算得到的温度曲线和实际测量结果表明,两者吻合较好.     

Semisolid die forging process,microstructures and properties of AZ31 magnesium alloy mobile telephone shells

A semisolid slurry of AZ31 magnesium alloy was prepared by vibrating wavelike sloping plate process,and the semisolid die forging process,microstructures,and properties of the magnesium alloy mobile telephone shell were investigated.The semisolid forging process was performed on a YA32-315 four-column universal hydraulic press.The microstructures were observed by optical microscopy,the hardness was analyzed with a model 450SVD Vickers hardometer,the mechanical properties was measured with a CMT5105 tensile test machine,and the fractograph of elongated specimens was observed by scanning electron microscopy (SEM).The results reveal that with the increase of die forging force,the microstructures of the product become fine and dense.A lower preheating temperature and a longer dwell time are favorable to the formation of fine and dense microstructures.The optimum process conditions of preparing mobile telephone shells with excellent surface quality and microstructures are a die forging force of 2000 kN,a die preheating temperature of 250℃,and a dwell time of 240 s.After solution treatment at 430℃ and aging at 220℃ for 8 h,the Vickers hardness is 61.7 and the ultimate tensile strength of the product is 193MPa.Tensile fractographs show the mixing mechanisms of quasi-cleavage fracture and ductile fracture.     

Cr-Co-Mo-Ni齿轮钢的热变形行为及模锻工艺的有限元模拟

在Gleeble-3800热模拟试验机上进行大变形等温压缩试验,研究Cr-Co-Mo-Ni齿轮钢的高温热变形行为和显微组织,分析材料流变应力与变形温度和应变速率的关系,建立热变形过程的本构方程和热加工图.该材料的流变应力随着温度的升高而下降,随应变速率的增加而增加;用双曲正弦函数式可描述其在热变形过程中的流变应力,热变形活化能为487.21kJ·mol-1;热加工图显示的适宜加工区间为温度1000～1100℃,应变速率0.1 ～1s-1.在热模拟试验基础上进行该钢种锻造工艺的有限元模拟,并结合热加工图分析初锻温度和加工道次对于锻件温度和应变速率的影响,得出适宜的模锻工艺参数为初锻温度1000～1100℃,锻造道次15次.     

航空连接件冲锻成形工艺模拟及优化

采用有限元模拟方法,对圆环形航空连接件成形工艺进行仿真模拟,从3种不同成形工艺方案中选择最佳方案,对所选工艺方案进行冲锻工艺参数优化,研究冲头截面尺寸对凸台成形效果的影响。结果表明,采用单一冲头完成弯曲和凸台的成形,冲头截面尺寸在长宽方向均向外偏置0.15mm时成形效果最好,最佳冲头截面尺寸为5.3mm×2.15mm。采用上述截面尺寸的冲头成形出的零件,实验验证符合使用要求。     

重型燃机叶片锻造过程数值模拟与工艺优化

高温锻造过程中,坯料内的温度场、应变场等热力参数对锻件内的裂纹损伤和微观组织有重要影响. 利用刚粘塑性有限元法,对某重型燃机叶片的锻造过程进行了有限元数值模拟,得到了锻造过程中锻件内温度场、应变场以及锻造载荷随时间的变化规律,并在此基础上结合裂纹损伤和修复机制以及再结晶组织演化规律,提出了一种优化的锻造工艺方案. 即在终锻尺寸上公差基础上欠压4 mm进行预锻,预锻温度1 160 ℃,终锻温度1 120 ℃. 实际锻造工艺试验验证了工艺方案的可行性,为该工艺的工程应用奠定了科学基础.     

大型锻件夹杂性缺陷的形成及控制锻造工艺

为合理控制实际生产中大型锻件内部缺陷的变化过程 ,使其各项性能满足检验标准 ,采用物理模拟技术研究了饼、块类锻件较为严重的夹杂性缺陷在塑性成形中的变化规律 ,系统分析了其形成过程及影响要素 ,据此论述了有效控制夹杂性缺陷的锻造方法 ,并将其初步用于实际生产 ,改善了产品内在质量 ,取得了满意效果。研究表明 :造成探伤超标的塑性夹杂性裂纹伴生于孔隙性缺陷闭合的大变形过程中 ,通过控制锻造工艺获得满足产品使用要求的优质锻件是塑性加工学科的重要发展方向     

铸造充型过程初始温度场的数值模拟及实验研究

对铸造充型过程进行数值模拟是铸造计算机辅助工艺设计的重要内容之一。对铸件充型过程的流场温度场变化及初始温度分布进行了数值模拟研究。在计算方法改进方面，以二维ＶＯＦ方法为基础，提出了一种简单实用的三维自由表面处理技术。用显式热焓法求解能量方程，显著缩短了计算时间。为验证这些计算方法，以灰铸铁试件为例，对其初始温度场进行了重复测试。模拟结果与实测结果吻合较好。     

工艺参数对7075半固态铸-锻组织均匀性的影响

在半固态模锻过程中,经常会出现液相偏析现象,使零件中出现"弱点"或"弱区",这些"弱点"或"弱区"通常又是潜在的裂纹源和服役条件下失效的起因。为了分析研究半固态模锻液相偏析的影响因素,采用手工搅拌法制备半固态7075合金,利用压力机及杯形实验模具,进行7075半固态铸-锻成形,研究了合金温度、压头预热温度、保持时间等工艺参数对7075半固态铸-锻组织均匀性的影响。结果表明:在一套模具内实现铸造和锻造是可行的;在压头预热温度为400℃,保持时间为2s,成形比压为50MPa的条件下,随着合金温度的增加,杯形件的液相偏析度增加,组织越不均匀,当合金温度为628℃时,杯形件的液相偏析度为14.02%;随着压头预热温度的增加,杯形件的液相偏析度减小,组织越均匀;在合金温度为621℃,成形比压为50MPa,压头预热温度为400℃时,随着保持时间的增加,杯形件的液相偏析度减小,组织越均匀,当保持时间为4s时,杯形件的液相偏析度为2.99%。该结果可为铝合金半固态铸-锻成形工艺的制定和相关研究提供理论参考。     

基于板壳理论充填开采覆岩破坏分析方法的构建

充填开采覆岩的破坏过程不同于垮落法开采,为研究充填开采覆岩“两带”的发育过程,应用板壳理论构建了分析覆岩破坏过程的力学模型和“两带”高度的计算方法,得出当等效采高的变化突破某个临界值时,“两带”高度会出现跳变.以西马煤矿1327工作面为研究实例,采用构建的力学模型和计算方法,分析得到1327工作面充填开采后的断裂带高度为12.800 m,垮落带高度为0 m.现场实测得到1327工作面的断裂带高度为10.7 m,不存在垮落带.理论分析和现场实测得到的结果吻合,可见构建的力学模型和计算方法精度较高.