【摘 要】
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针对TC4钛合金超塑成形过程中的流变行为、表征及其应用进行了研究.首先,通过恒应变率高温拉伸试验获得TC4钛合金在高温下的流变行为,发现动态回复主要作用于低应变率的变形,动态再结晶主要作用于高应变率下的应力软化机制.此外,建立一套修正的本构模型用以表征材料的高温流变行为,预测值与试验值之间的平均相对误差为13.09％,证实该本构模型适应于表征钛合金超塑成形的应力-应变关系.最后,基于本构模型,结合ABAQUS有限元软件的CREEP蠕变子程序,考虑应变补偿的影响,开发了一种针对TC4钛合金高温超塑行为数值模
【机 构】
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西北工业大学机电学院,陕西西安710072
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针对TC4钛合金超塑成形过程中的流变行为、表征及其应用进行了研究.首先,通过恒应变率高温拉伸试验获得TC4钛合金在高温下的流变行为,发现动态回复主要作用于低应变率的变形,动态再结晶主要作用于高应变率下的应力软化机制.此外,建立一套修正的本构模型用以表征材料的高温流变行为,预测值与试验值之间的平均相对误差为13.09％,证实该本构模型适应于表征钛合金超塑成形的应力-应变关系.最后,基于本构模型,结合ABAQUS有限元软件的CREEP蠕变子程序,考虑应变补偿的影响,开发了一种针对TC4钛合金高温超塑行为数值模拟的方法.以高温拉伸试验为研究对象,分别针对数值模拟应变率、应力和应变结果进行分析,验证了该方法的有效性.
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为了研究冲压速度对高温合金卡圈在高温下冲压成形的影响,基于ABQUES/Explicit有限元软件对GH4169高温合金卡圈热冲压过程进行数值模拟,对比分析了不同冲压速度下卡圈残余应力、等效塑性应变和厚度的变化,并与试验数据进行对比,验证了冲压有限元模拟的准确性.结果 表明:在不同冲压速度下,卡圈的残余应力、应变以及厚度的变化趋势大致相同,均在卡圈曲率较大处出现应力增大、应变集中以及厚度减小的现象;当冲压速度为100 mm·s-1时成形性较好,成形后板料厚度减薄量较小,与试验结果吻合较好.
基于H1F60小松伺服冲压成形测试系统,对7005高强铝合金加热状态下的胀形性能进行了研究.试验前用Dynaform软件进行了有限元模拟,得到了板料在不同工艺条件下的杯突值IE.结果 表明:当压边力在15～ 25 kN变化时,IE值先增大后减小,压边力在15 kN时,IE值达到3.611mm,增加了49％;当冲压速度在5～28 mm·s-1变化时,IE值先增后减,当冲压速度为16 mm·s-1时,IE值达到3.649 mm,提高了3.8％.基于不同初始温度的试件进行了热胀形试验,将试验结果和数值模拟结果进
通过电辅助Ⅴ形弯曲实验,研究了TA1工业纯钛板在不同有效电流密度下的变形规律,及脉冲电流对试样温度分布与微观组织演变的作用机理.研究结果表明,TA1板的热稳定温度随有效电流密度的增大而增加.当有效电流密度从1.2A·mm-2增大到2.8A· mm-2时,试样热稳定温度从180℃逐渐升高到490℃.TA1板在脉冲电流辅助作用下,弯曲回弹现象能够显著缓解,且有效电流密度越大,弯曲回弹越小.当有效电流为2.8 A·mm-2,试样温度保持在490℃时,TA1板弯曲圆角部位内层、中间及外层均无孪晶产生,拉压不对称性
利用金属材料的电致塑性效应,以1.5 GPa级高强度钢为研究对象,在板材Ⅴ形弯曲成形过程中引入脉冲电流,分析模具结构及电辅助弯曲工艺对Ⅴ形弯曲回弹的影响.结果 表明:脉冲电流对1.5 GPa级高强度钢板的Ⅴ形弯曲回弹起到了明显抑制作用,回弹角大幅度降低,并且电流沿板料长度方向施加比沿厚度方向施加作用更显著.弯曲后保持通电的比先通电保持后弯曲能更好地抑制回弹的产生.随着电流密度、通电时间以及频率的增加,回弹角逐渐减小;经过脉冲电流成形后,板料表面质量良好,回弹减小,其变形区硬度有所提高.
为了降低失效热锻模修复成本、提高修复效率,基于ABB工业关节机器人,开发了电孤熔丝焊锻复合增材再制造算法和装备,并用曲轴热锻模具进行再制造修复,以验证算法和装备的有效性.首先,提出增材制造目标模型的分层切片、截面复合填充算法;随后,提出满足增材再制造工艺所需的关节机器人TCP姿态控制算法,以达到控制焊枪与焊接路径夹角的目的 ,从而提高焊接成形质量;最后,选用失效曲轴热锻模进行了修复实验.结果 表明,相较于人工修复,采用该工艺可大幅节约焊接材料并显著降低修复时间.人工修复和自动修复后的热锻模在相同条件下服役
针对整体式自润滑关节轴承传统挤压装配中出现的成形过程不可控和衬垫易损伤问题,为了提升成品率,研究了一种三轮旋压装配成形工艺过程,分析了不同工艺参数在装配成形中的影响规律并确定合适的参数,以便后期快速设置和确定优化方案.利用ABAQUS有限元软件对旋压装配成形过程进行模拟,分析了不同旋压行程下外圈成形及衬垫受压状态以及不同工艺参数下外圈应力应变和旋压力变化规律.结果 表明:旋压可以成功对整体式自润滑关节轴承进行装配成形,当旋压行程在8.91～9.31 mm范围内,衬垫与内圈外表面贴合良好,未产生过压;当进给
为获取2A16铝合金板料在复杂加载条件下的材料性能,设计了一种臂上开缝、中心带槽的十字形试样并开展双向拉伸试验,研究了2A16铝合金板材在双向加载时的材料力学性能.建立有限元分析模型,基于ABAQUS软件对十字形试样的双向拉伸过程进行数值模拟.同时,利用板材双向拉伸试验机在X、Y两轴拉伸比分别为3∶3、3∶2、3∶1、1∶3和2∶3共5组条件下开展双向拉伸试验,并采用光学数字化散斑技术测量应变值.结果 表明,数值模拟与试验有较好的一致性,改变两轴拉伸比对试样破裂位置及应变值具有显著影响,最终得到2A16铝
为探究异形箱体在成形过程中加热次数对材料的影响,以Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr大塑性变形稀土镁合金为原料,进行杯形件单道次和等温多道次成形试验,并采用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪和万能材料试验机等检测手段分析各个变形过程中合金微观组织和力学性能的变化.结果 表明:经过单道次成形的杯形件晶粒尺寸较小且LPSO相分布均匀,对位错运动起到了较强的阻碍作用.且该合金的极限抗拉强度、拉伸屈服强度及伸长率都达到最大值,分别为272.64 MPa、160.03 MPa和8.3％,综合力学性能较高
研究了进料口高度h、U型型腔倾斜角α、倾斜角β、倾斜角θ和马蹄形型腔底角γ对模具出口处的流速均方差产生的影响.采用HyperXtrude模拟软件对不同型腔参数的U型模具进行连续挤压数值模拟,得到挤压过程中U型铜带的速度分布规律.结果 表明,金属在型腔中的流速是不均匀的,速度最大值出现在U型带两端的中部,最小值出现在U型圆弧部位.设计正交试验,得出各因素对流速均方差影响的先后顺序为:β＞α＞θ＞h＞γ,U型铜带模具结构的最佳优化方案为h=85 mm,α=24°,β=14°,θ=8°,γ=77°.对U型铜带进
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