2021年, 第46卷, 第3期　
刊出日期：2021-03-25
  

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    锻造
  • 锻造工艺参数对TC4钛合金锻件残余应力的影响
    方秀荣, 邵艳茹, 陆佳, 刘留
    锻压技术. 2021, 46(3): 1-8. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.001
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    针对非等温锻造时TC4钛合金锻件极易产生较大残余应力的问题,依据物理实验,建立并调控仿真模型,通过数值模拟的方法,对不同锻造工艺参数下的TC4钛合金锻件的残余应力进行分析。研究了变形温度、变形程度以及变形速度3个关键参量对TC4钛合金锻件残余应力的影响,揭示了残余应力的变化以及分布规律。结果表明:TC4钛合金锻件的径向残余应力关于中心轴线呈对称分布,但分布不均匀,从外表层至心部,残余应力由拉应力转化为压应力,在中心处应力较为集中;而TC4钛合金锻件的轴向残余应力从上表面到下表面分布较为均匀,且明显小于径向残余应力;关键参量中的变形温度和变形程度对TC4钛合金锻件残余应力的影响较为显著,而变形速度的影响较小,适当提高变形温度和变形速度、减小变形程度,可降低TC4钛合金锻件的残余应力。
  • 液芯锻造过程分层模型仿真分析
    吴永强, 付文, 王开坤
    锻压技术. 2021, 46(3): 9-14,20. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.002
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    采用锻造模拟软件Deform-2D,建立了含有固态区、半固态区和液芯区3部分区域的液芯锻造分层模型,计算得到了压下速率为20 mm·s-1、相对压下量为30%时,含有液芯钢锭的温度场的模拟结果,以及等效应力、等效应变随相对压下量变化的曲线,获得了不同相对压下量和坯壳厚度下的固态区、半固态区和液芯区3部分区域的金属流动规律。模拟结果表明:在相对压下量相同的条件下,半固态区受力越大,其变形进行得越充分;钢锭的变形主要由液芯区来承担,这有利于去除大型锻件的芯部缺陷;坯壳厚度越大,钢锭所需的变形力越大。
  • 镁基汽车电池合金的锻造工艺及组织性能
    李振兴, 王学军
    锻压技术. 2021, 46(3): 15-20. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.003
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    采用不同温度进行了Mg1.8Al0.2Ni镁基电池合金的多向等温锻造工艺试验,并与锻造前的合金进行了显微组织、耐腐蚀性能和充放电循环稳定性的对比分析。结果表明:多向等温锻造工艺明显细化了合金晶粒,显著提高了合金的耐腐蚀性能和充放电循环稳定性;随着锻造温度从350℃增至450℃,Mg1.8Al0.2Ni镁基电池合金的内部组织先细化、后粗化,合金的耐腐蚀性能和充放电循环稳定性均先提高、后下降;与锻造前的合金相比,经350℃多向等温锻造后,Mg1.8Al0.2Ni镁基电池合金的腐蚀电位正移了32 mV,充放电循环20次后放电容量保持率增大了21%,合金的耐腐蚀性能和充放电循环稳定性均得到了显著提高。
  • 活塞预锻模具磨损失效研究
    齐双强
    锻压技术. 2021, 46(3): 21-26. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.004
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    针对实际生产中活塞预锻凸模寿命的预测,以及预测结果的精度,对活塞的预锻成形过程进行数值模拟,并基于Archard修正磨损模型,对活塞预锻凸模取样点所属区域的磨损原因进行理论分析,通过正交试验对凸模取样点磨损最严重的区域进行参数化分析,并对活塞连续进行20次预锻成形以建立拟合公式。根据结果可知,在预锻过程中,活塞成形精度和质量均符合生产要求;凸模磨损最大的区域在凸模圆角过渡位置,此位置的凸模磨损量的最佳影响因素组合为:凸模预热温度为200℃、摩擦系数为0.35、凸模硬度为60 HRC、下压速度为10 mm·s-1;由20次预锻结果可知,活塞凸模单次磨损量曲线呈非线性关系,建立20次磨损量平均值与模具寿命之间的方程,可得活塞预锻凸模寿命为22186次。结合预测结果对实际生产现场进行试验数据修正,对实际生产具有一定的指导作用。
  • 非对称断面钢轨局部镦粗技术开发与应用
    王子舒, 王雄, 高银霞, 马志东
    锻压技术. 2021, 46(3): 27-31. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.005
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    为解决非对称断面钢轨镦粗时的波浪变形问题,设计了局部镦粗成套装置,利用已有的锻造生产线,有效地控制了非对称断面钢轨镦粗时产生的失稳和轨肢波浪变形,减少了模具更换次数;同时,设计的镦粗测量和显示装置,可精确控制镦粗量,保证镦粗成形质量稳定。经实物验证,采用本装置及工艺,单根镦粗时间由原工艺的60 min降低至8 min,效率提高了7倍以上;镦粗钢轨一次合格率达100%,较原工艺合格率提高了3倍以上。利用已有的锻造生产线,减少了设备投入,降低了投资成本,在工艺布局上可以减少镦粗工序的生产区域,优化了车间的工艺布局。最后,通过实物验证了方案可行性,并确定了工艺参数,可用于指导实际生产。
  • 多向锻造对汽车用AZ80镁合金组织及性能的影响
    余富忠, 赵强李
    锻压技术. 2021, 46(3): 32-36. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.006
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    为了改善铸态AZ80镁合金组织和性能,对均匀化处理的铸态AZ80镁合金进行了多向锻造试验,并采用金相分析、EBSD (电子背散射衍射)分析和拉伸试验等方法,进行了显微组织和力学性能的测试与分析。结果表明:与锻造前相比,多向锻造后的AZ80镁合金的平均晶粒尺寸减小了约76μm、抗拉强度增加了66 MPa、屈服强度增加了79 MPa、断后伸长率增大了6%,断裂方式从脆性断裂转变为韧性断裂,多向锻造后合金内部晶粒为细小的等轴晶。因此,多向锻造显著地改善了AZ80镁合金的内部组织、提高了AZ80镁合金的力学性能。
  • 特大型水电台阶法兰锻件工艺技术
    李昌义, 胡振志, 李春辉, 郭卫东, 陈朝阳, 王念锁
    锻压技术. 2021, 46(3): 37-42. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.007
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    Ф4160 mm特大型水电台阶法兰锻件的吨位重、规格大、法兰直径及相邻截面差大,采用传统的芯棒直接卡台+分段扩孔成形法很难保证最终成形尺寸。通过综合分析特大型水电台阶法兰类锻件的关键成形方法和控制难点,创新锻造工艺,首次提出了“实心制坯+分段扩孔成形”的控制新方法;确定实心制坯环节采用带钳把卡台锻造,且下料后增加平整端面工序,分段扩孔环节的压下量按照30~45 mm控制,且每火次扩孔后增加收孔工序;并结合工艺性分析,建立了塑性有限元和结构有限元分析模型,仿真并分析了实心制坯和分段扩孔过程的金属流动规律、金属流动速率及各部位的金属流动速度差,预测了新方案的工艺参数和过程控制,以及实心制坯、分段扩孔的成形效果和质量。通过生产试制,验证了该工艺参数及成形工艺的合理性。
  • 复杂形状LPG钢瓶阀体锻造加热研究
    王志辉, 吴京祥
    锻压技术. 2021, 46(3): 43-48,69. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.008
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    为了满足液化石油气(LPG)行业对于钢瓶阀门阀体较高的质量要求,从铜锌合金二元相图出发,给出HPb59-1合金在阀体锻造过程中的始锻温度制定原则,并提出了在生产实践中需根据不同批次的元素成分确定具体的始锻温度范围,即:Zn质量分数为41%时,取始锻温度上限为730℃、下限为710℃; Zn质量分数为42%时,取始锻温度上限为700℃、下限为680℃;其他Zn质量分数情况下,始锻温度上限值宜采用线性插值方法计算得出,下限值比上限值低20℃即可。同时,基于阀体结构复杂、变形量大、温度要求设定准确、毛坯温度要求分布均匀的行业痛点,提出了三段式加热的工艺方法,并按照该工艺方法设计制造了三段式感应加热炉,3个加热段中感应器的长度比为3∶2∶1。最后,通过数学推导以及有限元热仿真模拟出适宜的温度控制条件,同时发现了锻件毛坯表面边界层的温度比实际锻造温度略低的情况。
    • 板料成形
  • 汽车典型超高强钢零件几何结构对扭转回弹的影响规律
    王俊杰, 张建, 袁志鹏, 陈新平, 胡志力
    锻压技术. 2021, 46(3): 49-55. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.009
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    以A柱上内板零件为例,研究零件几何结构对成形后扭转回弹的影响规律。根据零件设计流程,将A柱上内板分为横截面和纵轴线,分别以横截面和纵轴线的结构参数为变量、以扭转回弹为响应建立响应面模型,分析各结构参数对扭转回弹的影响规律。结果表明,横截面中的直线1、直线3、角度2和角度4对扭转回弹具有显著影响。随着直线1和角度2的增大,扭转回弹值不断增大;随着直线2的增大,扭转回弹值先减小、后增大;随着角度4的增大,扭转回弹值先增大、后减小,且获得的最大扭转回弹值为0.215、最小扭转回弹值为0.050。纵轴线中,随着总长、弧直比的增大和半径的减小,扭转回弹值不断增大,且获得的最大扭转回弹值为0.199、最小扭转回弹值为0.073。
  • 钛铝复合板横向共挤压翘曲变形分析
    孙凯, 薛新
    锻压技术. 2021, 46(3): 56-63. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.010
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    针对双金属横向共挤压成形过程中钛铝复合板的翘曲变形问题,采用Deform-3D数值分析,进行塑性变形分析和成形工艺参数优化,提出了主变形的铝材挤出翘曲角和界面压力焊合的压应力标准差作为翘曲变形的评价策略。数值模拟结果表明:翘曲角与挤压速度、温度分别呈正相关和负相关的演变规律,即“高温低速”的共挤压制备工艺有助于减小钛铝复合板的翘曲变形行为;同时,翘曲角越小,焊合区钛铝复合板的焊合压应力标准差越小。采用优化后相对较优的一组工艺参数(挤压温度为480℃,挤压速度为1 mm·s-1),进行钛铝复合板横向共挤压物理实验,结果表明,翘曲程度与数值模拟结果吻合,验证了数值仿真结果的有效性。
  • 成形轨迹对数控渐进成形质量的影响
    朱虎, 敖成
    锻压技术. 2021, 46(3): 64-69. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.011
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    为了研究数控渐进成形过程中不同的成形轨迹对成形质量的影响,在给出下压点集中的等高线轨迹、下压点分散的等高线轨迹、等螺距螺旋线轨迹和不等螺距螺旋线轨迹这4种成形轨迹的生成方法的基础上,采用ANSYS/LS-DYNA软件,对基于这4种成形轨迹的数控渐进成形过程进行数值模拟,并根据数值模拟结果,对比分析了基于这4种成形轨迹的成形厚度、等效应变、单元位置偏移和轮廓尺寸精度。研究结果表明:下压点集中的等高线轨迹对应的数值模拟模型与理论模型在Z方向的平均偏差最小,下压点分散的等高线轨迹对应的数值模拟模型在XOZ截面处单元位置偏移幅度最小,不等螺距螺旋线轨迹对应的数值模拟模型表面质量最好,整体减薄幅度最小。
  • 一种旋转折弯成形的数值模拟方法及实验验证
    胡志超, 王云超, 林荣川, 陈亚洲, 郑添义
    锻压技术. 2021, 46(3): 70-74. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.012
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    旋转折弯成形是板料的一种特殊的自由折弯成形方法,准确预测其回弹误差是控制旋转折弯角精度的前提。鉴于Dynaform软件无法直接实现旋转折弯成形的模拟,在分析Dynaform前处理器所生成的DYN文件的基础上,通过定义旋转动模的惯性张量参考坐标系、惯性张量、旋转坐标轴、自由度和旋转运动曲线等参数值,提出了一种旋转折弯成形的数值模拟方法。通过模拟结果与实验结果的对比,验证了该数值模拟方法的可行性和有效性。该模拟方法为旋转折弯成形的回弹误差预测及回弹控制提供了一种有效途径,对其他类似旋转成形的数值模拟具有一定的实际参考价值。
  • 基于RSM与GA的汽车后备箱盖板成形工艺参数多目标优化
    周志伟, 龚红英, 赵小云, 申晨彤, 王斌, 廖泽寰, 许元中
    锻压技术. 2021, 46(3): 75-81,95. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.013
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    针对某车型的后备箱盖板拉延成形时出现的破裂和起皱现象,首先,基于DYNAFORM建立后备箱盖板的有限元模型;其次,探究压边力x1、拉延筋1的阻力x2和拉延筋2的阻力x3对后备箱盖板拉延成形的综合影响,建立中心复合试验设计(CCD)方案,通过中心复合试验设计方案构建了影响成形的工艺参数的二阶响应面法(RSM)模型,以板料的最大减薄率y1和最大成形力y2为优化目标,建立多目标优化函数;运用改良型的遗传算法(GA)进行模型寻优,获得影响后备箱盖板成形的最佳工艺参数组合,即x1=520.05 kN,x2=80.03 N·mm,x3=82.18 N·mm;最后,对最佳工艺参数组合进行试验验证,试验结果表明,提出的方法可有效地提高汽车后备箱盖板的成形质量,同时对类似覆盖件的成形质量控制具有一定的指导意义。
  • 压缩机上外罩制作的工艺实施
    沈小强
    锻压技术. 2021, 46(3): 82-88. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.014
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    为了制作合格的上外罩零件,对其结构、成形工艺难点和工序内容进行了分析,确定了落料拉深、冲凸台、车边、冲孔、整形、压印等8道制作工序。结合冲压模具设计的知识和经验,设计了1副复合模和各单工序模,并对每1道制作工序和各模具工作过程进行了详细的阐述。为了保证车边工序的质量,设计了1副车边夹具,并对夹具的工作原理进行了详细说明。经批量生产证明:上外罩零件的制作工艺、成形方法和工序顺序符合零件的结构特点;所生产的产品完全符合图纸要求,且质量稳定,不良品率低;模具的结构紧凑、操作方便、制造成本低、可互换性好;车边夹具操作简便、工件拆装快捷、夹紧力可调,解决了薄壁类零件装夹的难题,为结构类似的零件的生产提供了借鉴与依据。
  • 车辆底板冲压的响应面拟合与改进蜂群算法优化
    王艳艳, 高崇阳
    锻压技术. 2021, 46(3): 89-95. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.015
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    为了减小车辆底板冲压件的最大减薄率,提出了基于改进蜂群算法的工艺参数优化方法。选择压边力、冲压速度、模具间隙为优化参数,依据最优拉丁超立方抽样法设计了实验,使用Dynaform有限元软件得到了实验仿真结果。建立了质量参数与工艺参数的响应面模型,经决策系数法和预测误差法验证,此模型的拟合精度和预测精度较高。将冲压工艺参数组合设置为蜜源位置,将参数优化问题转化为蜂群搜索最优蜜源问题。为了提高优化质量,对观察蜂的选择概率进行了改进,改善了算法的优化性能。经验证,改进蜂群算法的优化能力优于传统蜂群算法。使用优化参数得到的冲压件厚度分布均匀。使用优化后参数进行实际生产验证,冲压件最大减薄率为18.1%,与现行工艺参数相比,减薄率得到了有效降低,说明了冲压工艺优化的有效性和可实现性。
  • 大尺寸弹丸喷丸成形7B50铝合金材料的变形规律
    时圣革, 王明涛, 白雪飘, 陈福龙
    锻压技术. 2021, 46(3): 96-100. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.016
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    大尺寸弹丸喷丸成形是一种针对大型整体壁板塑性成形的有效手段。采用正交试验方法对7B50铝合金平板试件开展大尺寸弹丸喷丸成形工艺试验,研究不同工艺参数下喷丸后试件沿弦向和展向曲率半径的变化规律。结果表明:试件在喷丸成形后呈球面凸起变形,且沿弦向的曲率半径小于沿展向的曲率半径;各因素按对曲率半径的影响程度排序依次为喷丸气压>试件厚度>移动速度;曲率半径随着厚度和移动速度的增加而增加,随着喷丸气压的增加而减小;建立了可以反映曲率半径与3个因素之间定量关系的回归方程,可为今后喷丸成形的变形预测提供参考。
  • 基于Autoform-Sigma的汽车A柱内板冲压工艺参数优化
    田永生, 邓国朝, 李梦瑶, 谢育涛, 尤彬波
    锻压技术. 2021, 46(3): 101-104. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.017
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    以某汽车A柱内板为研究对象,针对拐角区域开裂、起皱问题,以拉延筋系数、板料尺寸、摩擦系数和压边力为优化变量,以无开裂、无起皱为优化目标,借助Autoform-Sigma模块进行冲压工艺参数的优化设计与分析。该模块通过采用质量管理和统计学理论相结合的方法,经过64次迭代运算,最终找到无开裂、无起皱的理想模拟结果和最优冲压工艺参数,即:拐角处的拉延筋系数为0.28、板料尺寸偏差为-4 mm、压边力为780 kN和摩擦系数为0.13。按照最优冲压工艺参数进行生产试验,冲压出的零件状态良好,无开裂和起皱缺陷,与数值模拟结果一致,验证了该方法的可行性,同时节约了大量的时间和成本。
  • A柱加强板热成形拐角开裂起皱优化
    尤彬波, 林楷, 谢育涛, 田永生
    锻压技术. 2021, 46(3): 105-110. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.018
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    对汽车超高强度硼钢A柱加强板拐角开裂、起皱问题的优化方法进行了研究。利用CAE仿真软件AutoForm创建分析模型,进行热成形冲压仿真模拟分析,分析结果表明,该A柱加强板的拐角处易出现开裂和起皱现象。重点对起皱、开裂问题的原因进行了分析,认为产品结构不合理和工艺补充不优是造成拐角起皱、开裂的主要原因。从产品结构、工艺补充、坯料尺寸方面,经过多轮优化分析,有效地解决了A柱加强板拐角处的成形性问题。依据最优方案进行热成形工艺模具结构设计,经过铸造、机加、研配制造出满足设计要求的模具结构,并进行上机现场调试,调试结果与前期CAE分析结果一致。研究结果表明,前期CAE优化分析结果可以有效地指导现场生产调试,解决了拐角处的成形性问题,最终调试出合格产品,减少了零件开发的成本和周期。
    • 特种成形
  • 基于感应加热的镁合金带内筋筒形件热强旋旋前温度场研究
    江鹏, 夏琴香, 龙锦川, 肖刚锋
    锻压技术. 2021, 46(3): 111-117. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.019
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    对于镁合金带内筋筒形件的热强旋成形,旋前管坯的温度场分布对成形过程中的材料流动及旋压件的成形质量具有重要影响。基于多物理场耦合软件COMSOL,建立了ZK61镁合金带内筋筒形件热强旋旋前管坯电磁感应加热模型,模拟分析了不同感应加热参数条件下管坯温度场的分布情况,并通过实验验证了模型的可靠性。研究结果表明:相比电流强度,电流频率对管坯表心温差的影响更为显著,随着电流频率及电流强度的增加,管坯表心温差均逐渐增大;感应线圈的匝数及线圈与管坯的间距对管坯表心温差的影响较大,随着线圈匝数的增大,管坯表心温差近似呈指数形式增加,线圈与管坯的间距越大,管坯表心温差越小。
  • 超声滚挤压轴承套圈的表层性能预测模型建立及工艺参数优化
    刘志飞, 王晓强, 朱其萍, 王排岗
    锻压技术. 2021, 46(3): 118-125. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.020
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    采用超声滚挤压技术对轴承套圈进行表面强化,为了提高其表层性能,实现对工艺参数的优化控制,以轴承套圈材料42CrMo钢为研究对象,通过超声滚挤压正交试验,建立了轴承套圈表层性能与加工参数(主轴转速、进给速度、振幅和静压力)之间的径向基(RBF)神经网络预测模型,并采用方差分析法和田口算法分析了工艺参数对表层性能(表面粗糙度、残余应力和硬度)影响的显著性,获取了表层性能的3组最优工艺参数组合,并利用试验和预测模型对最优参数组合进行了验证。结果表明:最优参数组合比正交试验结果中的最大残余压应力和硬度分别增加了0.59%和4.09%,比正交试验结果中的最小表面粗糙度减小了12.9%。
  • 等温往复镦粗-挤压对Mg-Re-Zn合金微观组织和室温力学性能的影响
    张思杨, 于建民, 张治民, 徐文龙, 贾蕾琛, 吴国琴, 王洪海
    锻压技术. 2021, 46(3): 126-130. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.021
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    对Mg-9Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金在420℃恒定温度下进行了4道次等温往复镦挤变形实验,研究了等温往复镦挤过程中合金微观组织和室温力学性能的变化规律。研究表明:随着等温往复镦挤变形道次的逐渐增加,动态再结晶发生,晶粒细化效果明显,这是主要是因为LPSO相附近产生的应力集中阻碍了位错运动,产生位错堆积,从而促进了动态再结晶。4道次加工后,初始态合金中在晶界处不连续分布的大块状相转变为在基体中均匀分布、沿挤压方向排列的小尺寸块状相。在整个变形过程中,合金内部的析出相较初始态合金并未明显变化,这表明在整个变形过程中没有新相生成。此外,经过4道次等温往复镦挤加工,合金的力学性能较初始态合金得到了显著提高,其极限抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为327.70 MPa、247.95 MPa和9.60%,这是位错增殖、细晶强化、第二相LPSO相强化综合作用的结果。
  • 曲线回转体构件的成形工艺
    高畅, 李国俊, 张治民, 高帅
    锻压技术. 2021, 46(3): 131-138. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.022
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    对曲线回转体构件的成形过程进行力学解析,得到一种适用于大型锥形件缩口成形力的计算公式,并根据临界失稳压力优化结构参数,得到了缩口凹模最佳的母线半径和反弯曲半径;然后,利用得到的最优半径进行正交试验,对挤压过程中的挤压温度、挤压速度和摩擦系数进行优化,得到最佳工艺参数;最后,为验证理论数据的准确性,进行物理试验验证。结果表明,当挤压温度为460℃、挤压速度为5 mm·s-1、摩擦系数为0.2时,零件的最低成形载荷为4013 kN,与模拟仿真结果和理论结果的误差均小于10%,说明了该成形方案的可行性。研究结果可以为今后此类构件的成形提供理论支持。
  • HRB500钢筋直螺纹机械连接失效研究与工艺优化
    刘翊安, 庞国星, 王振丰, 侯爱山, 孙欢迎, 吴伟
    锻压技术. 2021, 46(3): 138-145. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.023
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    HRB400钢筋缩颈-滚压直螺纹机械连接工艺已在实际建筑工程中被广泛应用。国家大力推广的HRB500钢筋缩颈-滚压直螺纹机械连接的产品性能稳定性较差。通过计算机数值模拟的方法研究了HRB500钢筋在缩颈工序过程中的金属流动情况,从宏观表现和微观特征两个方面研究了HRB500钢筋直螺纹机械连接失效断口,明确了连接失效的原因。缩颈时钢筋横肋的金属流动速度不同,形成显微裂纹,造成应力集中,缩颈过程中塑性变形极其不均匀,降低了其拉伸塑性;提出了剥肋-缩颈-滚压直螺纹的钢筋机械连接优化工艺,给出了Ф32 mm以上钢筋剥肋后,为母材直径+2 mm的合理剥肋工艺参数。
  • 热固性预浸料模压成型工艺参数实验研究
    孙奋丽, 郭平安, 边翊, 金康, 王小刚, 赵敏
    锻压技术. 2021, 46(3): 146-150. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.024
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    通过研究热固性预浸料模压成型(Propreg Compression Molding,PCM)复合材料层合板制备过程中固化压力与树脂流失量之间的关系,对比不同树脂含量的预浸料在模压成型后的力学性能,发现最佳力学性能对应的预浸料树脂含量为38%。为了进一步提高PCM模压制品力学性能的稳定性,将模压后树脂含量保持在38%的固化压力作为固定参数,对模具温度和固化时间进行了16组正交实验,检测层合板的力学性能,并分析树脂与纤维织物界面之间的微观结合情况。结果表明:当固化压力为3800 kN时,可以将树脂含量为40%的预浸料在模压后的树脂含量控制在38%左右,并在模具温度为155℃、预热时间为40 s、保压时间为440 s时,得到抗拉强度为520.18 MPa、冲击韧性为32.35 J·cm-2、综合力学性能最好同时微观缺陷最少的样品。经现场工艺验证,实验得到的规律和工艺参数组合可应用于热固性复合材料汽车电池包上盖的批量生产中。
  • 超大直径贮箱箱底整体旋压成形技术
    周磊, 杨国平, 刘凤财, 王玮婷, 刘云峰, 李杰
    锻压技术. 2021, 46(3): 151-157. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.025
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    目前,国内大型贮箱箱底采用瓜瓣顶盖拼焊的方法制造,存在制造可靠性不足、生产效率低等问题。针对大型贮箱箱底制造现状,以某型号运载火箭贮箱箱底作为研究对象,设计了先预成形、后旋压成形的工艺方案,并提出了“一道次剪旋+多道次普旋”的旋压工艺方案,通过有限元仿真分析及工艺试验验证了超大直径贮箱箱底整体旋压成形技术的可行性。结果表明:采用预成形方案能够有效抑制零件边缘起皱,采用剪切旋压与普通旋压相结合的成形工艺能够实现箱底的高精度成形。箱底中心区域采用剪切旋压,构件形状可控性好,模具贴合良好;预成形法兰的边缘区域刚度高,采用多道次普通旋压,既能够达到收边贴模的目的,又能够避免边缘减薄量过大的问题。
  • SLM 3D打印St6钴基合金燃油器喷头可行性分析
    孙常奋, 陈勇, 许久海
    锻压技术. 2021, 46(3): 158-162. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.026
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    设计、对比了不同选区激光熔化工艺(Selective Laser Melting,SLM) 3D打印St6钴基合金燃油器喷头的试验方案,热等静压(HIP)后,通过表面质量及微观金相检查,对St6钴基合金燃油器喷头3D打印工艺的可行性进行分析。针对打印中出现的表面球化、层间开裂、内部组织不致密、内部裂纹、析出物聚集等缺陷,论证了C含量过高、熔化成形中化学成分改变及流动性变差是原3D打印St6钴基合金燃油器喷头工艺不适应性的主要原因。优化制造方案,调整了St6钴基合金成分,改进了SLM工艺参数,功率取400 W,行距HS取125μm,经粉末优化、SLM 3D打印燃油器喷头试样及HIP后,得到产品的金相组织、常温力学性能、高温力学性能、高温疲劳测试合格,产品制造质量满足了设计要求。
  • 热轧变形量对半导体用NiCr溅射靶组织和磁性能的影响
    郭美丽
    锻压技术. 2021, 46(3): 162-166. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.027
    摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏
    分析了半导体用NiCr溅射靶受到热轧作用后发生的组织与磁性能的变化,研究了不同的NiCr合金显微组织结构对其磁性产生的影响及两者间的相互作用。研究结果表明:在NiCr合金中存在大量FCC晶单相镍基固溶体,逐渐增大热轧变形量后,其形成了宽度更大的衍射峰。当热轧变形量提高后,(100)晶面发生了择优取向,取向度先增大、再降低,其余晶面保持取向度基本不变。在热轧前,NiCr合金基体内未形成位错,对各热轧组织进行BSE表征测试,均表明NiCr合金中形成了更细小的晶粒。在磁滞回线中心区域,经过热轧处理后,形成了更多的磁滞回线封闭区,矫顽力与剩余磁感应强度显著增强。热轧阶段形成了恒定的饱和磁感应强度,提高热轧变形程度后,合金获得了更大的矫顽力。
    • 装备与配套技术
  • 轧机独立传动系统的PID与状态观测组合控制
    贾权, 郭计云, 徐青云
    锻压技术. 2021, 46(3): 167-173. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.028
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    为了提高轧机多电机传动系统的同步性,提出了参数自学习PID与状态观测的组合控制方法,分析了轧机主传动系统的工作原理,建立了电机-轧辊的二质量旋转体模型。设计了参数自学习PID控制的同步控制器,基于BP神经网络进行参数自学习,实现了实时的最佳PID控制。为了消除传动轴扭振引起的系统震荡,设计了状态观测器,对轧辊转矩进行预先估计和补偿;同时,将状态观测值进行反馈,实现极点配置,获得了期望的极点位置和控制性能。经验证,与单独使用参数自学习PID控制器相比,组合控制器在启动阶段的调节时间降低了81.8%;在受扰阶段的最大同步误差降低了87.4%,调节时间减少了29.3%。以上数据说明PID与状态观测的组合控制器能够实现较好的同步控制效果,且抗干扰能力较好。
  • 基于ARIMA模型的压力机打击能量精准控制与预测的研究与应用
    黄达力, 孙勇, 徐超, 凌云汉, 邓盛彪
    锻压技术. 2021, 46(3): 174-179. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.029
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    针对某型号80 MN电动螺旋压力机实际生产过程中打击能量设定值与实际值误差较大,导致能耗增高、影响设备寿命的现象,提出了一种打击能量的优化计算方法。在对该压力机进行系统结构分析与运行原理分析之后,在原有打击能量计算公式的前提下,综合考虑滑块自重、能量衰减等因素,针对不同使用情况,得到优化后的打击能量计算公式。并利用ARIMA模型,对公式中的关键参数——能量衰减系数进行准确的短期预测。结果表明:经过优化后的打击能量计算公式,显著减小了设定值与实际值的误差,实现了降低设备能耗、延长设备使用寿命的目的。
  • 预紧力对组合机身刚度的影响
    任忠伟, 齐全全
    锻压技术. 2021, 46(3): 180-183. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.030
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    为了研究不同预紧力对压力机组合机身刚度的影响规律,以宁波精达DCP200-190高速压力机组合机身为研究对象,应用SolidWorks建立三维模型,并将模型导入ANSYS Work-bench中,根据其在工作过程中的受力特点,对组合机身添加负载及约束,对其进行静力学分析。分别取预紧力为1.0、1.5和2.0倍公称力,通过改变预紧力大小,得到不同预紧力下组合机身的变形量。结果表明,组合机身线刚度的最大值与最小值相差8%,因此,预紧力对线刚度的影响不明显,但组合机身的变形量最大差值为0.076 mm,预紧力对组合机身变形量的影响较大,从而影响下死点精度。因此,为了保证压力机下死点冲压精度要求,该组合机身预紧采用的液压缸压力必须保持稳定。
    • 加热与热处理
  • 基于减小热处理畸变的20CrMnMoH高性能齿轮预先热处理工艺
    张义帅, 孙红星, 张超, 刘光辉, 刘忠明, 郑晓华, 刘华
    锻压技术. 2021, 46(3): 184-191. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.031
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    采用理论分析和实验研究相结合的方法,对20CrMnMoH齿轮钢在预先热处理过程中产生贝氏体非平衡组织的现象进行了分析研究。结果表明:20CrMnMoH齿轮钢在常规预先热处理过程中的冷却速度无法控制,过冷奥氏体进行非平衡组织转变,容易得到贝氏体等非平衡组织。根据贝氏体等非平衡组织的组织遗传效应,结合过冷奥氏体等温转变的原理和机制,设计了两次等温正火预先热处理工艺,首次等温正火预先热处理完成了非平衡组织到平衡组织的转变,二次等温正火预先热处理实现了晶粒的细化和均匀化。通过工艺优化控制实现了齿轮锻件的金相组织为1~2级、同批次不同齿轮锻件硬度差≤5 HB的技术指标。成品齿轮的精度可以达到6级,验证了预先热处理对减小齿轮热处理畸变、提高齿轮精度的有效性。
    • 模具
  • 基于钉书机钣金外壳的级进模设计
    陈婵娟
    锻压技术. 2021, 46(3): 192-197. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.032
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    分析了订书机钣金外壳零件的结构特点和冲压工艺性,将成形难度锁定在产品侧面的小孔及小孔沉头,结合生产要求,提出了采用14工位的级进模工艺方案,依方案确定级进模的料带图。根据成形难度,重点介绍了该模具滑块与侧冲针的结构,将滑块的斜楔设置在滑块的两侧,将侧冲针的头部设计为圆锥形状,锥形起定位作用,使侧孔的形状稳定。在冲侧孔时,合理地利用钣金外壳的回弹,使产品侧边小孔的沉头在回弹作用下脱离凸模的凹陷位,从而实现顺利脱模,并用吸气的方式实现排屑。最后,绘制模具装配图,并阐述其工作过程。结果表明:钉书机钣金外壳件采用一套级进模成形,可连续进行冲孔、折弯、压凸、成形等工序,实现高效率的冲压生产,为同类制件的生产提供了一定的理论指导和技术支撑。
  • GH4169合金叶片挤杆工序模具磨损及寿命的数值模拟分析
    杨红超, 淳道勇, 和永岗, 董卫选, 刘广发, 赖运金
    锻压技术. 2021, 46(3): 198-207. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.033
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    挤杆工序是GH4169合金叶片热成形的首道工序,作为制坯工序,其不但要保证精确的尺寸形状,还要确保工件组织达到工艺要求。模具的工况严重地影响了工件的内在质量。基于Archard磨损理论,以凹模为研究对象,采用Deform-2D有限元软件对其磨损过程进行数值模拟,通过分析工件的模具温度、模具硬度、挤杆速度、摩擦系数、凹模圆角半径等工艺与模具参数对凹模磨损的影响,获得了相关因素对凹模磨损的影响规律;采用磨损量累计,按工艺要求以最大磨损量0.2 mm对凹模寿命进行预测。结果表明:采用有限元模拟挤杆过程,分析模具受力和磨损情况及其对工件质量的影响,进而优化模具设计和工艺参数,在提高工件质量的同时,延长了模具寿命,降低了生产成本。
    • 材料与成形性能
  • 40Cr/Q345B双金属热压缩组织演变与界面结合机制
    杨超, 秦芳诚, 齐会萍, 李永堂, 亓海全, 孟征兵
    锻压技术. 2021, 46(3): 208-215. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.034
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    对40Cr/Q345B双金属材料在变形温度为1000、1050、1100和1150℃,变形前保温时间为30和60 min,压下量为50%、65%和80%的条件下进行热压缩复合实验,研究其界面结合行为。借助光学显微镜和能谱仪,研究界面的组织演变及元素扩散规律,利用显微硬度仪分析界面处的显微硬度分布,揭示双金属界面的结合机理。结果表明:在变形温度为1000~1150℃时,变形温度升高有利于40Cr/Q345B双金属的界面结合;压下量从50%增加至65%,促进了界面结合,但压下量为80%时,过高的变形量会影响界面两侧基体的协调性能,从而降低界面的结合强度;此外,变形前保温时间为30 min,有利于界面结合。随着保温时间的增加,基体的晶粒尺寸变大、显微硬度降低,界面处的显微硬度最低,为150 HV;随变形温度的升高,界面处的显微硬度提高,最高为185 HV。40Cr/Q345B双金属热压缩过程中的元素扩散以Cr为主,在变形前保温时间为30 min、变形温度为1150℃下,压下量为50%时的扩散距离约为3.7μm,其结合机制主要为冶金结合。
  • 35CrMoV钢高温塑性变形行为及其本构方程建立
    伦建伟, 刘伟, 杨洋, 郭诚
    锻压技术. 2021, 46(3): 216-220. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.035
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    为了研究35CrMoV钢的高温变形行为,借助Gleelble 3800型热模拟试验机,在应变速率为0.01~10 s-1、变形温度为950~1150℃的条件下进行轴向单道次高温压缩试验,并根据试验结果绘制35CrMoV钢的流动应力-应变曲线。分析研究了变形温度、应变速率对流动应力的影响,计算了变形激活能Q及参数n、A、α的取值。试验结果表明:35CrMoV钢在950~1150℃进行压缩试验时,存在动态再结晶和动态回复两种流动应力-应变关系,当应变速率为0.01和0.1 s-1时,其流动应力-应变曲线主要表现为动态再结晶型;当应变速率为1和10 s-1时,其流动应力-应变曲线主要表现为动态回复型。在试验条件下获得35CrMoV钢的平均变形激活能Q为310.433 kJ·mol-1,建立了用于描述35CrMoV钢流动应力、应变速率和变形温度三者之间关系的本构方程。
    • 理论与实验研究
  • 改进的Fields-Backofen本构模型描述AZ80镁合金热压缩流动应力的比较研究
    李全, 金朝阳
    锻压技术. 2021, 46(3): 221-228. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.03.036
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    基于铸态AZ80镁合金在应变速率为0.001~1 s-1、变形温度为523~673 K下的热压缩试验,分别建立了原始的和改进的Fields-Backofen (F-B)模型来描述该合金的热压缩变形行为,通过线性拟合方法确定模型中的材料参数。结果发现:原始的F-B模型仅能够描述加工硬化现象,难以准确描述合金的热变形行为;而包含软化项s的改进的F-B模型中,综合考虑了加工硬化和动态软化效应,既可以相对准确地描述加工硬化阶段的流动应力,也可以描述流动软化阶段的流动应力,其相关系数R和平均绝对相对误差AARE的计算值分别为0.9858和7.07%;然而,改进的F-B模型不能描述稳态阶段的流动应力,其预测误差可能是由于使用在所有试验条件下获得的材料参数b和s的平均值引起的。
锻压技术
Forging & Stamping Technology
ISSN 1000-3940
CN 11-1942/TG

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