2021年, 第46卷, 第1期　
刊出日期：2021-01-25

  

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综述
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  开缝衬套冷挤压强化技术研究进展

  鲁世红, 高越, 李大川

  锻压技术. 2021, 46(1): 1-9. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.001

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  开缝衬套冷挤压是一种连接孔强化技术,能够有效地提高连接孔的疲劳寿命,具有不增加质量、不改变结构、强化效果好等优点。介绍了开缝衬套冷挤压技术的基本原理,阐述了我国尚待解决的开缝衬套材料研制、开缝衬套制备技术、疲劳增益调控3项关键技术问题,并从残余应力和疲劳寿命等方面,对近些年来国内外的相关研究进行了梳理、总结,归纳了现有文献中挤压量等重要工艺参数对不同材料的影响效果,并基于目前研究的不足之处,提出接下来可关注的研究方向,为进一步开展开缝衬套冷挤压技术的研究提供了参考。
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  汽车用先进高强钢韧性断裂模型的研究与应用进展

  杨婷, 熊自柳, 孙力, 张青, 赵轶哲

  锻压技术. 2021, 46(1): 10-16,23. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.002

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  韧性断裂预测对汽车轻量化产品设计与成形工艺优化有着重要的意义。全面综述了强耦合型与弱(非)耦合型韧性断裂模型的发展与研究现状;重点围绕考虑加载路径与应力状态的断裂失效与成形极限曲线预测、各向异性耦合的失效模型拓展、应变速率与温度效应对材料断裂的影响等3个方面的研究现状及应用效果进行了分析介绍,其中,MMC模型、Lou-Hoh模型、MBW模型以及强耦合的剪切修正的GTN模型与Rousselier模型等在先进高强双相钢、TRIP钢、QP钢等材料上取得了良好的断裂预测效果;此外,介绍了韧性断裂模型的参数标定方法,给出了未来汽车用先进高强钢韧性断裂模型亟待解决的关键问题与发展方向。
锻造
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  基于自动化的1寸法兰闭式精锻工艺与应用

  闫红艳, 郭永强, 王志科, 刘波, 徐春国

  锻压技术. 2021, 46(1): 17-23. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.003

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  主要介绍了1寸以下法兰(法兰盘直径小于Φ130 mm)的闭式精锻工艺及其自动化生产应用中的关键问题。首先,根据锻件的特点设计锻件的加工余量为0.5~1.0 mm (不包括中间孔和拔模增加的余量),对比了一次锻造成形和两次锻造成形工艺的区别,确定成形工艺。然后,针对自动化生产的特点,总结工艺和模具设计中需要注意的一些问题并提出建议。最后,总结了自动化生产中容易出现的影响正常生产的问题,并提出建议。所设计的法兰闭式精锻工艺可以生产出合格的法兰精锻件,模具寿命也达到批量生产的要求,根据产品重量的不同,稳定生产节拍约在每小时300~400件。
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  长城2020转向节锻模设计及其锻造工艺生产验证

  徐皓, 刘江

  锻压技术. 2021, 46(1): 24-28. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.004

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  针对长城2020汽车转向节法兰截面形状复杂、轴部过粗、杆部过细和前、后羊角间距过大等结构问题,通过对该锻件局部尺寸进行分析阐述,结合多年汽车转向节锻造经验,对预锻型腔、终锻型腔及飞边桥的关键部分分别进行设计、分析论证,并采用加热挤压的制坯工艺与模锻复合成形工艺进行批量生产,得出预锻工步是转向节锻造过程中最关键的工步,并且,优良的预锻设计不但能提高终锻模膛充填性能,而且还可以防止锻件产生折叠。2020汽车转向节经过现场生产验证可知,锻件材料利用率达到了78.2%,比同类转向节的材料利用率高出8.2%,合格率达到了99.3%,同时模具寿命亦可延长至40000件。研究结论对提高锻件合格率和锻模寿命具有重要的实际意义。
板料成形
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  大厚度双曲度铝合金飞机蒙皮拉伸成形工艺优化

  房涛涛, 李晓星, 郎利辉

  锻压技术. 2021, 46(1): 29-36,42. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.005

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  拉伸成形工艺是飞机蒙皮零件的基本成形方法。针对某大厚度双曲度铝合金飞机蒙皮进行了拉伸成形工艺研究和优化。为了保证数值模拟的准确性和可靠性,进行了材料性能测试试验,获取了该蒙皮多道次加工时每一道次、不同热处理状态下的材料性能。通过数值模拟,研究了拉伸成形工艺参数包括各道次拉伸量、上模压力、合模间距对贴模和回弹的影响规律。结果表明:合模间距为7 mm时,成形后零件的厚度在大部分区域基本均匀;上模压力在200~1000 k N之间时,增加压力能有效地改善贴模度。据此,提出了优化拉伸成形工艺。针对该蒙皮零件厚度大而导致的回弹大、仅靠工艺优化不能完全满足贴模度要求的问题,进行了模具型面补偿研究。结果表明,该工艺可用于生产满足质量要求的蒙皮零件,并能减少成形道次、降低加工成本、提高生产效率。
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  基于Dynaform的飞机封严板压窝成形工艺分析与优化设计

  成骏, 阚小如, 陶义建

  锻压技术. 2021, 46(1): 37-42. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.006

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  飞机封严板在敲制成形沉头窝孔后,表面出现不同程度的起皱变形问题,且难以消除。采用非线性有限元分析软件Dynaform对飞机封严板窝孔成形过程进行数值模拟。经研究分析发现,成形过程中由于封严板没有压边支撑,且成形方式过于粗糙剧烈,导致封严板起皱变形。针对这些问题制定了相应措施,改变以往的敲窝成形方法,发明了一种气动压窝器,并运用CATIA软件DMU模块运动机构仿真方法进行机构优化设计,设置压料板用来限制封严板在凸缘区域的变形。最后,通过实际生产结果表明,在改进措施实施后,封严板大面积起皱变形现象得到了消除,表面质量得到了大幅度提升,从而保证了飞机在飞行过程中的气动性能及隐身性能。
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  TA2纯钛板的成形极限

  阎昱, 易海佳, 莫莉花, 门明良

  锻压技术. 2021, 46(1): 43-49. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.007

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  为了探究TA2纯钛板的成形极限,通过电化学腐蚀方法印制网格,在室温下使用BCS-50AR板材试验机分别对厚度为0.5和0.8 mm的TA2纯钛板进行了Nakizima胀形试验。通过网格分析系统采集网格的畸变,获得材料的主、次应变,并绘制了TA2纯钛板在室温下的成形极限图。根据单位体积塑性功相等的原理改进了Hill48屈服准则,并求出了TA2纯钛板对应的各向异性系数。将M-K失稳准则和改进的Hill48屈服准则相结合,对TA2纯钛板的成形极限进行了理论预测,理论预测结果与试验结果基本吻合,但整体略低于试验结果。所做研究对于今后板料成形极限的研究提供了重要的研究方法,并且对实际生产具有着重要的工程应用价值。
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  减少切割成本的圆形件下料优化算法

  王珂, 胡小春, 陈燕, 农英雄, 蒋志一

  锻压技术. 2021, 46(1): 50-55. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.008

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  针对圆形件下料问题,从减少条带数量的角度考虑降低下料总成本,提出一种基于顺序价值修正的启发式下料算法。一个下料方案由一个或多个排样方式组成,每个排样方式均采用T形结构布局。T形结构用一条分界线将板材为两段,同一段中所有条带的方向相同、长度相等。首先,根据所需的不同圆形件直径确定所有的断点长度,再将其代入排样方式生成函数,分别采用动态规划算法和递推算法确定T形排样方式两段中的条带最优组合和最佳断点长度,最后,采用顺序价值修正启发式算法得到最终的下料方案。实验计算结果表明,此优化算法可有效地减少下料方案的条带数量,从而减少企业下料的切割成本。
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  基于数字化的蒙皮拉形加载轨迹优化与应用

  谢洪志, 王玲, 赵天章, 金龙, 李卫东

  锻压技术. 2021, 46(1): 56-59. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.009

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  针对飞机平尾前缘蒙皮零件,提出了利用数字化的方法进行拉形加载轨迹的优化思路。首先,计算出零件成形所需的拉伸率和包覆角,应用飞机蒙皮拉形工艺设计与制造系统对加载轨迹进行仿真,优化得到了成形精度高的钳口运动轨迹;其次,将运动轨迹转化为边界条件,利用Pam-stamp有限元模拟分析了拉形后的减薄和贴模情况,以说明优化后的加载轨迹的合理性;最终,获得了分两次拉形的加载轨迹,并自动生成设备钳口的拉伸运动轨迹。利用厚度为3.5 mm的2A12铝合金O状态板料进行了拉形试验,发现成形零件的厚度均匀(3.18~3.29 mm)、贴模良好,成功地避免了成形缺陷的产生,验证了数字化加载轨迹优化思路的可行性,为智能化精确制造技术的开发奠定了基础。
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  汽车前地板后本体复合模压成形工艺

  孙奋丽, 郭平安, 边翊, 金康, 王小刚, 殷剑

  锻压技术. 2021, 46(1): 60-64,96. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.010

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  针对汽车前地板后本体在线复合模压成形工艺,探究采用螺杆机混合浸润挤出的LFT-D高温坯料与单向碳纤维预浸料增强片的多元复合模压过程,通过正交实验法,研究复合模压成形的主要工艺参数(入模料温、模压压力、合模速度和保压时间等)对成形缺陷的影响,结合力学性能实验进行筛选,确定出了优化后的成形工艺组合参数为:单向碳纤维预浸料增强片的入模料温为100℃、模压压力为5000 k N、合模速度为10 mm·s^-1、保压时间为40 s。将有单向碳纤维预浸料增强片与无增强片的前地板后本体产品进行对比,在相同测试条件下进行冲击和拉伸力学性能实验,结果表明,1.3 mm的单向碳纤维预浸料增强片可以将厚度为2 mm的LFT-D产品的纵向抗拉强度和冲击韧性提高7~8倍。
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  某轿车后门内板冲压工艺及整形模具结构优化

  高双明, 矫阿娇, 崔礼春

  锻压技术. 2021, 46(1): 65-69. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.011

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  汽车后车门内板成形过程中易产生缺陷且零件精度难以保证,通过分析汽车车身覆盖件中轿车后门内板冲压工艺,介绍了一种采用先拉深成形、后反拉深整形的工艺方案。结合整形工序双腔压料芯、复合型整形刀块模具结构设计,有效地避免了零件直接拉深成形造成的开裂等无法解决的问题,降低了模具调试难度。通过对后门内板零件应用立壁部位的修边、整形同序加工工艺方案,有效地减少了模具工序、提升了生产节拍。试验所得的零件质量稳定、精度合格,零件法兰边部分与外板包边配合良好,证明该冲压工艺排布方案有效、可行,为类似零件工艺方案的制定提供了参考。
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  基于Fastamp和正交试验的汽车门框冲压工艺参数优化

  张翔, 皇甫兆阳, 孙庆东, 王基, 卓宇

  锻压技术. 2021, 46(1): 70-75. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.012

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  针对某汽车门框冲压工艺复杂、容易出现破裂和起皱的特点,选择对成形质量影响最大的拉延工序进行分析,并基于国产Fastamp软件建立了汽车门框拉延仿真模型。然后,选取压边力、摩擦系数、冲压速度及模具间隙作为正交试验的主要影响因素,建立了4因素4水平的正交试验表。采用综合评分法和极差分析法,获得了最优的工艺参数组合:摩擦系数为0.105,压边力为2400 k N,冲压速度为3000 mm·s^-1,模具间隙为1.5 mm。最后,使用Fastamp对其最大减薄率和最大增厚率进行仿真模拟,在此基础上进行了实际生产验证,最终制件的最大减薄率为20.6%,最大增厚率为7.4%,其成形效果良好、符合质量标准。该方法为提高汽车门框冲压成形质量提供了一种参考。
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  冲压车间调度的动态拥挤度NSGA-Ⅱ多目标优化方法

  刘世平, 刘武发

  锻压技术. 2021, 46(1): 76-82. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.013

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  为了降低冲压车间总能耗、缩短冲压件完成时间,提出了基于动态拥挤度NSGA-Ⅱ算法的冲压车间调度优化方法。分析了冲压机各工作状态,针对多制件、多工序调度问题,建立了以能耗最低、完成时间最短为优化目标的多目标优化模型。针对NSGA-Ⅱ算法中拥挤度比较算子会降低基因的多样性的问题,给出了动态拥挤度策略,该策略在删除多余染色体的同时,动态更新各染色体拥挤度,从而提出了基于动态拥挤度NSGA-Ⅱ算法的模型求解方法。经实例验证,NSGA-Ⅱ算法搜索的Pareto前沿解集不是真正的前沿解,而是陷入了局部最优,动态拥挤度NSGA-Ⅱ算法搜索出了Pareto前沿解集,其优化结果在能耗和完成时间上均优于NSGA-Ⅱ算法。
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  带长尖角的乘用车翼子板冲压成形

  沈云啸, 李恒佰, 李开文, 张峰, Hans-Ludwig Buck, 周乐育, 韦韡

  锻压技术. 2021, 46(1): 83-88. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.014

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  针对带长尖角的乘用车翼子板,分析了其表面曲率变化,尤其是主特征附近的曲面变化特征,提出以曲面长高比作为判断曲面变化程度的指标。通过数值模拟的方法,分析翼子板成形性问题,并调整工艺补充和拉延筋,以控制滑移线流动方向,抑制表面质量缺陷的产生。整形面不等高以及V形特征会导致整形过程产生折叠,通过调整支架安装结构、增加工艺缺口,可消除该缺陷。翼子板尖角在冲压过程中易失稳,导致扭曲和回弹,通过对工艺数模进行补偿,可将公差控制在±0.5 mm之内。试验验证结果表明,翼子板实际零件尺寸合格率达到92%,A面和关键匹配面表面光顺平整,质量较好。
管材成形
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  管壁异形渐进翻孔及其变形特征分析

  刘克帆, 温彤, 洪意飞, 火小畅, 杜康康

  锻压技术. 2021, 46(1): 89-96. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.015

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  结合数值模拟和物理实验,实现了圆管、方管管坯上不同孔形、不同翻孔方向的管壁异形渐进翻孔成形。通过模拟验证了圆管管壁异形渐进翻孔成形过程的受力情况与方管翻孔时不同,各个部分的成形力大小大致相同;在方管中有:圆弧端成形力>过渡端成形力>直壁端成形力的关系。研究发现,破裂、金属堆积、划痕严重、底端凸起等是渐进翻孔可能出现的缺陷类型;通过减小进给量、优化轨迹、增加预翻量、增加润滑等措施,可以控制相关缺陷的产生。此外,由于变形方式的不同,方管管壁异形渐进翻孔的成形力大于圆管翻孔的成形力。圆管管壁异形渐进翻孔的厚度分布没有方管翻孔的厚度分布均匀,但厚度分布规律均是沿着翻孔高度的增加而逐渐降低。
特种成形
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  正列密集方形凸包件啮辊胀形数值模拟

  李湘湘, 张如华, 曾广元, 许钟斌, 曾效舒

  锻压技术. 2021, 46(1): 97-103. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.016

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  通过提供单元凸、凹模的设计要点,使用Deform-3D软件对板料进行模拟分析,在长度为100 mm、宽度为130 mm、厚度为1 mm的塑性板料上,尝试模拟成形5列4排(纵横对正)、边长b=10 mm、高度h ≤ 3.5 mm的正列密集方形凸包件。从啮辊胀形装置、凸包尺寸参数两个方面进行模拟研究,首先论证了压料框的必要性,再通过设定压料框送进速度v、凸包高度h和凸包间距s,依次进行数值模拟试验。结果表明,工件会出现平面拱起、凸包圆角边缘破裂等问题。其中,h对工件质量的影响最大,当h小于一定值时,工件未出现拱起现象且不发生破裂,成形质量良好;改变v也有利于改善工件的破裂问题,但仍存在拱起现象,最小的拱起高度为0.292 mm; s对工件成形质量的影响最小,无明显变化。
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  TA32钛合金板成形性能与电磁辅助弯曲成形实验研究

  林遵东, 吕枫, 韩玉杰, 王耀奇, 董淑辉, 于海平

  锻压技术. 2021, 46(1): 104-109. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.017

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  由于TA32钛合金板室温成形性差、精度难以保证,开展了电磁辅助弯曲成形方法的实验研究,通过拉伸和电磁成形实验探究了TA32钛合金的力学性能和成形性能,获得了TA32钛合金板在准静态和动态拉伸下的应力、应变关系,给出了在电磁成形状态下的成形极限应变,阐明了电磁成形作用下的TA32钛合金的增塑机制。采用匀压式电磁辅助弯曲成形的方法对TA32钛合金板开展实验研究,结果表明:电磁辅助弯曲成形方法能够有效地提高弯曲件的成形精度,并且在一定条件下,放电能量越高,贴模效果越好、成形精度越高。带压紧翼的弯曲件的变形区外层过度伸长而产生减薄并开裂,不带压紧翼的弯曲件通过合理地控制放电电压能够获得较好的成形效果。
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  基于Vague集的强力旋压工艺参数优化

  杨锋, 朱小兵, 钟茵, 肖晓青, 何敏

  锻压技术. 2021, 46(1): 110-115. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.018

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  在ABAQUS有限元软件中进行30Cr3钢的强力旋压仿真试验,将Vague集引入正交试验进行工艺参数优化,选择旋轮工作角、旋轮直径、旋轮工作圆弧半径、进给比、轴向错距、芯模转速作为优化工艺参数,设计6水平5因素的正交试验,以旋压件的回弹量与最大残余应力作为评价指标,得到最优的工艺参数组合以及各工艺参数对评价指标的影响顺序。结果表明:旋轮工作角为25°、旋轮直径为Φ185 mm、旋轮工作圆弧半径为9.5 mm、进给比为0.5 mm·r^-1、轴向错距为2 mm、芯模转速为60 r·min^-1时,旋压件的成形质量较高;各工艺因素对旋压件成形质量的影响顺序为:进给比>旋轮工作角>旋轮直径>旋轮工作圆弧半径>轴向错距>芯模转速。对仿真结果进行试验验证,相对误差小于7%,证明仿真结果具有良好的可靠性,可对实际生产提供理论指导。
装备与成套技术
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  轧辊辊缝差和轧机组装间隙对精轧钢带尾板侧偏的影响

  李有智, 季业益, 陆宝山, 关集俱

  锻压技术. 2021, 46(1): 116-125. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.019

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  为了探讨精轧区轧辊辊缝差和轧机组装间隙这两个重要因素对精轧钢带尾板侧偏的影响,依据热轧生产线的操作条件,运用Abaqus软件建立了钢带热轧的第1、2和4机架精轧模型与尾端弯曲钢带。通过设定不同层级的轧缝差与变换上、下轧辊相对位置,模拟分析了各机架的轧辊辊缝差和组装间隙对轧辊两侧轧制力差、钢带尾端中心偏移、钢带运动行为的影响。结果表明:调整轧辊辊缝差可以有效地矫正钢带中心线偏移量,降低因钢带中心线偏移所产生的轧制力差,减少尾板撞击的发生概率;轧机组装间隙不对称会使钢带轧制时发生侧偏并撞击边导器,影响钢带运行的稳定性与钢带的成形质量。最后,试验验证进一步证实了上述结论的正确性与合理性。
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  伺服压力机位置/压力自动补偿精确运动控制研究

  张传锦, 李岸然, 李海明, 李庆卓, 高建波

  锻压技术. 2021, 46(1): 126-130. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.020

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  为了满足机械伺服压力机压力精确控制的需求,设计了一种位置/压力自动补偿精确控制的运动控制系统。首先,分析了发那科控制系统位置/压力控制原理;然后,在压力机上设计位置/压力自动补偿运动控制系统,系统通过回归校正算法提高了应变压力传感器的反馈精度,结合发那科伺服电机与控制器实现位置模式和压力模式的平稳切换;最终,实现伺服压力机位置和压力的精确自适应控制。对伺服压力机不同压力负载控制情况下压力反馈曲线和压力与位置的响应特性曲线进行分析,结果表明,本控制系统满足伺服压力机位置与压力控制的精度和稳定性的要求。
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  挤压机框架结构的三维参数化设计

  张江伟, 王博, 杜祎君

  锻压技术. 2021, 46(1): 131-135. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.021

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  介绍了SolidWorks二次开发的技术原理与关键技术、挤压机框架预紧受力原理及计算过程。参数化设计过程分为技术路线的确定、参数化模型的确定、参数的确定、人机界面的确定,最后,编制程序实现参数化设计功能。参数的确定是设计过程中的核心,决定了模型建立的内在逻辑以及最终人机界面的友好程度。采用主程序、附属程序以及手动修改相结合的方法,利用VB编程,将产品内部参数间的关联性融入二次开发的程序中,通过SolidWorks API驱动SolidWorks软件,实现了挤压机框架的三维参数化设计,并增加了一些人性化和实用性的功能,以方便设计人员的使用。在保证设计准确率的前提下,使设计效率提高了50%以上。
模具
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  铜铝复合板等通道转角挤压模具设计及数值模拟

  张智敏, 潘健怡, 陈宇星, 李锦浩, 邝先霖

  锻压技术. 2021, 46(1): 136-141. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.022

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  为了深入研究通过挤压成形制备铜铝复合板的工艺方法,利用等通道转角挤压(ECAP)方法工艺与设备简单的优点,设计了一套可拆卸、可更换模具转角的实验模具方案。利用HyperXtrude对铜铝复合板的等通道转角挤压过程进行数值模拟,分别选取模具转角为0°,15°,30°,45°和60°的5组方案进行了模拟与分析,对铜铝复合板在等通道转角挤压过程中的压力、应力场张量、速度场分布进行了探讨。结果表明:转角从0°变化至60°,压力从186.1 MPa下降至141.5 MPa;当转角为45°时,金属流动速度最为均匀。
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  打印机内部限位板多工位级进模设计

  于仁萍, 司国雷, 邢勤

  锻压技术. 2021, 46(1): 142-147. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.023

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  针对一种打印机内部限位板零件,分析了其结构特点和冲压成形工艺难点,设计了冲压成形方案,进行了排样设计和多工位级进模的结构设计。设计了压线、先"山折"后弯曲成形、Z曲成形、压毛边、冲孔和切断等13道冲压工序,保证工件的成形要求和质量。设计了12对内外导柱、导套同时导向的导向装置,并加设凸模导块,提高了导向精度,保证了冲压精度。采用浮升导料销、导正销和导正针的定位方式,提高了多工位级进模的精度;采用卸料板和弹顶销的弹性卸料装置,提高了工件的平整性。经生产实践证明,打印机内部限位板多工位级进模具能够满足生产要求,可为同类零件的模具结构设计提供依据。
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  大尺寸渐开线齿圈精冲技术

  杨泽亚, 杜贵江, 李佳盈, 张昊武, 彭群, 赵彦启

  锻压技术. 2021, 46(1): 148-153. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.024

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  针对大尺寸渐开线齿圈的结构特点,结合精冲工艺特征分析了精冲制齿工艺的技术难点,设计了精冲模具。为了满足精冲工艺过程所需的三向压应力,针对性地开发了凸起式反压板结构和窄边凹模结构。结合凸起式反压板结构和窄边凹模结构特点,开展了大尺寸渐开线齿圈零件数值模拟实验和精冲制齿工艺实验,并对所加工的零件进行了检测。采用精冲工艺加工的大尺寸渐开线齿圈剪切面无撕裂,齿部变形区材料在三向压应力作用下,发生了较大的塑性变形,产生了加工硬化,齿部硬度值有了很大提升,提高了齿部耐磨性。所加工的齿圈零件齿根部表面硬度可达384 HV,齿侧部表面硬度相对于齿根部较低,硬度最大处为344 HV。通过精冲加工的齿圈零件齿部具有较高的残余压应力,能够提高零件齿部的耐疲劳性能,有效地增加了零件的使用寿命。零件齿部切向残余压应力为290.4 MPa,轴向残余压应力为455.6 MPa。
材料与成形性能
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  S390粉末高速钢高温变形流动应力行为与预测

  王欣, 葛学元, 王淼辉, 刘恒三, 胡启鹏, 王金南

  锻压技术. 2021, 46(1): 154-163. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.025

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  在变形温度为950~1200℃、应变速率为0.002~1 s^-1和变形程度为50%的条件下,采用Gleeble-1500D热模拟机进行S390粉末高速钢等温压缩实验,研究其热变形行为。S390粉末高速钢的流动应力随着变形温度的降低和应变速率的升高而显著增大,可通过Zener-Hollomon参数综合反映。通过实验测定的数据,建立了基于双曲正弦Arrhenius方程的综合性本构模型。考虑变形程度对S390粉末高速钢变形行为的影响,材料常数如α、n、lnA、Q等均为应变的函数。所建立本构方程的流动应力预测值与实验值吻合较好,平均相对误差为5.055%,表明该本构方程用于分析S390粉末高速钢的热变形行为是可靠的。
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  大气环境下1180MPa级超高强钢延迟开裂寿命研究

  万荣春, 付立铭, 王学双

  锻压技术. 2021, 46(1): 164-169. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.026

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  通过对试验钢进行拉深成形模拟超高强钢实际应用时的应力、应变状态,研究了盐雾和大气环境下DP1180钢、MS1180钢和QP1180钢这3种1180 MPa级超高强汽车薄板钢拉深冲杯试样的延迟开裂寿命。试验结果表明:在盐雾条件下,DP1180钢的抗延迟开裂性能最好,QP1180钢的抗延迟开裂性能最差;但大气环境下,DP1180钢的抗延迟开裂性能最好,MS1180钢的抗延迟开裂性能最差,最易出现延迟开裂。在大气环境下,超高强钢在拉应力和拉应变与环境中氢的共同作用下易出现延迟开裂现象,并且首次发现冲杯试样在最大拉应力、最大拉应变的杯底外表面边缘处开裂。此外,在试验钢中存在岛状马氏体和块状铁素体组织,有利于降低其延迟开裂敏感性。
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  铸轧区长度对Al-8Si合金铸轧板显微组织的影响

  尹小丹, 潘秋红, 安彤舸, 吴华杰

  锻压技术. 2021, 46(1): 170-174. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.027

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  采用连续铸轧方法制备Al-8Si合金铸轧带坯,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等手段,研究不同铸轧区长度对铸轧板微观显微组织和中心层偏析的影响。研究表明,随着铸轧区长度的增加,偏析范围先增大、后减小。这是由于铸轧区长度的增加,导致铸轧区域冷却强度加大,较强的冷却速度加快了金属的凝固,从而减轻了中心偏析程度。Al-8Si合金同一铸轧区表层和中心部位共晶硅组织的形貌有较大区别,表层共晶硅呈网状分布,微观形貌大部分呈纤维状,小部分呈瓣片状,中心层共晶硅形貌为沿不同取向的集簇状,形成中间线偏析。这是由于:铸轧坯料在轧制时,上、下表层先与轧辊面接触,而中心层相较于上、下表层的冷却速度较慢,所以,最后凝固,使上、下表层相较于中心层晶粒更加细小。
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  非调质钢亚动态再结晶分析及数学模型建立

  梁孟强, 李晓霞, 张亚龙, 章伟, 黄大成

  锻压技术. 2021, 46(1): 175-178. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.028

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  根据18组热模拟试验及不同工艺参数的设计,获得TL1438非调质钢经过亚动态再结晶后的应力-应变曲线,比较了应变量、应变温度、应变速率、两次压缩后的保温时间对该过程的影响。采取理论与试验相互参照的方式,结合相关理论公式的推算,得出了两次压缩后的晶粒尺寸和动力学模型。结果显示:随着应变温度的增加,亚动态再结晶较易产生且速度较快,而应变速率的影响则相反,其中,两次压缩后的保温时间作用更加明显。通过物理试验及微观组织的研究,以达到预测非调质钢组织演变规律、优化工艺参数的目的,为今后分析此类锻件的综合力学性能和数值模拟提供参考。
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  6061铝合金环形锻件动态力学性能与失效行为

  于金程, 陈玉平, 许桂林, 王骏

  锻压技术. 2021, 46(1): 179-185. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.029

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  为了研究6061铝合金环形锻件在冲击载荷下的动态力学性能和失效行为,在室温下分别采用分离式霍普金森压杆装置(SHPB)与冲击摆锤试验机测试其动态压缩力学性能与动态冲击力学性能,并利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)对冲击试样进行了组织和断口的显微分析。结果表明:6061铝合金环形锻件在室温、高应变率下具有正应变率强化效应,经过固溶处理、时效处理后,其动态压缩强度逐渐提高,在3300 s^-1应变率下具有最大动态压缩强度,为365 MPa,而其塑性逐渐降低;室温下,6061铝合金环形锻件在固溶处理后具有相对优异的综合冲击性能,其最大冲击功为17.2 J,最大冲击韧性为215.1 k J·m^-2;锻后的冲击断裂为韧性断裂,固溶后的断裂为韧、脆混合断裂,时效后的断裂为脆性断裂。
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  高层建筑抗震钢板的轧制工艺与组织性能

  赵夏清, 邢炜, 卢凤奇, 沈功福

  锻压技术. 2021, 46(1): 186-190. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.030

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  采用光学显微镜和万能拉伸试验机等研究了轧制过程中的开冷温度和终冷温度对Q550D钢板的显微组织、铁素体和M/A岛占比以及室温拉伸性能的影响。结果表明,不同开冷温度和终冷温度下,试样中M/A岛的形态主要为颗粒状、块状和断续分布的长条状,且M/A岛主要分布在贝氏体或者铁素体的相界处;试样中M/A岛体积分数会随着开冷温度或终冷温度的降低而不断增加,铁素体含量会随着开冷温度和终冷温度的降低而分别呈现逐渐增加和略有减小的特征;在相同终冷温度下,降低开冷温度对试样抗拉强度的影响不大,而屈服强度和屈强比减小;相同开冷温度下,终冷温度的减小会使得屈服强度和屈强比增大;当开冷温度为755℃、终冷温度为395℃时,试样具有最佳的综合性能,此时抗拉强度和屈服强度分别为781和640 MPa、屈强比为0.82,满足590 MPa级抗震钢板的技术要求。
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  铸态2219铝合金热压缩变形组织演变规律

  张曼曼, 朱凯, 张文学, 阳代军, 周世杰

  锻压技术. 2021, 46(1): 191-196. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.031

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  为解决2219铝合金微观组织粗大、第二相分布不均的问题,开展了对铸态2219铝合金热压缩变形组织演变规律的研究。研究结果表明,经热压缩变形后,铸态2219铝合金组织中粗大的晶粒及连续网状分布的残余结晶相被打碎,经热处理后形成了均匀的再结晶组织。随着变形温度的升高,晶粒组织粗化,但Al₂Cu相的分布更细小、均匀;随着变形量的增大,晶粒组织逐渐细化,晶粒大小分布也更均匀,且Al₂Cu相也随变形量的增加破碎得更充分,分布更细小、均匀。在大直径铸锭锻造开坯过程中,为了获得Al₂Cu相细化分布的组织,变形温度应控制在420℃以上,单次变形量不应低于50%。延长锻后保温时间不会显著影响材料的显微组织,因此,在锻造开坯过程中,为了保证合理的变形温度区间,可以采用回炉加热多火次锻造的方式。
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  铸态Mn18Cr18N钢轧制热压缩实验分析

  刘洁, 张志红

  锻压技术. 2021, 46(1): 197-201. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.032

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  针对铸态Mn18Cr18N电渣重熔钢进行了单道次直接轧制,其压下率分别为10%,30%,40%和50%,并借助电子背散射仪(EBSD)观察了微观组织,结果表明,单道次轧制时,随着压下率的增大,组织逐渐细化。在晶界周围发生再结晶,变形孪晶增多,促进再结晶形核发生。组织细化主要由动态再结晶机制和孪生机制起主导作用。分析了轧后板的拉伸力学性能,随着压下率的增大,屈服强度由690.16 MPa增加至743.24 MPa,抗拉强度由885.65 MPa增加至940.31 MPa,断后伸长率由39.73%增加至53.46%,断口微观形貌特征逐渐由韧性和脆性的混合型断裂向韧窝状韧性断裂转变。断口边部的第二相含量较少,而试样中心微孔洞内含有大量方形的第二相,导致形成了微裂纹,断裂先从中心部开始。
理论与实验研究
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  铸态ER8车轮钢的热变形行为及本构模型研究

  任劲宇, 陈飞, 张晓峰, 陈慧琴, 贾晓斌, 赵晓东

  锻压技术. 2021, 46(1): 202-207. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.033

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  采用Gleeble-1500D热模拟试验机,在变形温度为900~1250℃、应变速率为0.001~1 s^-1的条件下对铸态ER8车轮钢进行热压缩试验,得到真应力-真应变曲线。结果发现:其真应力-真应变曲线符合动态再结晶型软化机制,变形初始阶段,材料发生硬化,真应力快速增加,随着变形的继续,材料发生动态回复,加工硬化速率减缓;在材料变形过程中,材料畸变的应变储存能增加,动态再结晶激活,真应力迅速降低,后硬化及软化达到动态平衡。并分析了变形温度和应变速率对该材料高温下真应力的影响,发现真应力的大小随着变形温度的升高及应变速率的降低而减小。通过对试验数据的归纳整理得出,铸态ER8车轮钢的热变形激活能为258.4 k J·mol^-1。建立了Arrhenius双曲正弦本构方程,用作图法求解加工硬化速率,找出峰值应变及临界应变,基于此建立动态再结晶体积分数模型。其能精准地预测此材料的高温软化行为,为有限元数值模拟提供了理论基础。
计算机应用
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  基于机器学习的前轴辊锻工艺参数预测

  董玮, 陈桂芬

  锻压技术. 2021, 46(1): 208-214. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.01.034

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  使用基于混合核函数的最小二乘支持向量机算法来进行前轴第1道次辊锻工艺参数的预测,构造混合函数以提高预测模型的预测精度。对工艺参数预测模型进行实验验证,结果表明,与基于单独RBF核的LS-SVM算法相比,混合核函数LSSVM算法构建的预测模型具有更高的预测精度,由3组不同核函数参数构成的预测模型对最大成形载荷及展宽的平均预测精度分别为91.8%和92.1%、89.4%和90.1%以及94.5%和93.2%,并且确定了最优的核函数参数:RBF核函数系数γ=4.52、惩罚系数c=276.4、Polynomial核函数核阶数q=1.21以及混合权重系数a=0.28。通过3组工艺参数实验对所研究的前轴辊锻工艺参数预测方法的可行性进行验证,所使用的预测方法预测得到的最大成形载荷和展宽与实际值误差在10%以内。
新书介绍
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  现代化锻压产业技术经济发展变革研究——评《锻压工艺及应用》

  任征宇

  锻压技术. 2021, 46(1): 215-215.

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  机械锻造企业俄语广告营销中的功能定位及翻译——评《新编科技俄语教程》

  马佳

  锻压技术. 2021, 46(1): 216-216.

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