锻压技术

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塑性成形过程的精确控制

王新云, 邓磊

锻压技术. 2021, 46(9): 0-I.

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航空航天复杂构件的精密塑性体积成形技术

宗影影, 王琪伟, 袁林, 徐文臣, 单德彬

锻压技术. 2021, 46(9): 1-15. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.001

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综述了航空航天复杂构件的等温锻造、局部加载和多向模锻3种精密塑性体积成形技术。对等温锻造技术，重点介绍了其应用范围与3个主要的研究方向（坯料设计、工艺参数设计与模具结构设计）；对局部加载技术，着重论述了其变形特点以及不连续局部加载的3种实施方式（简单冲头式、垫板式和分模式），并结合实例介绍了连续局部加载的3种成形方法（内壁带筋的薄壁圆环径向包络成形、涡轮盘辊轧成形和网格筋板构件辊轧成形）；对多向模锻技术，简要阐述了典型三通件多向模锻成形的研究现状，以及多向模锻技术的应用情况。最后，对这些技术未来朝着尺寸更大、形状更复杂、更难变形材料、更高成形精度以及更多领域的方向发展进行了展望。

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金属材料热锻过程组织演化建模方法的新进展

陈飞, 朱华佳, 李佳航, 崔振山

锻压技术. 2021, 46(9): 16-21. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.002

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简要阐述了金属材料热锻过程中组织演变的建模与模拟方法；着重介绍了宏观有限元-介观多层级元胞自动机集成模拟方法，该方法以位错密度为线索，根据“应变/应变速率/温度-位错密度-再结晶-流动应力”之间的宏微观相互影响规律，能够追踪在非均匀/非等温变形条件下，再结晶晶粒的形貌、尺寸和体积分数；同时，介绍了晶体塑性-多层级元胞耦合模拟方法，该方法以实际晶粒的取向为初始组织输入，采用晶体塑性描述晶粒内部变形的应变梯度，并将位错密度和晶粒取向映射到多层级元胞模型中，可以定量描述织构中大晶粒的形成；最后，较为简要地介绍了不锈钢核电大锻件的组织演变数值模拟-物理模拟方法，并归纳了几种方法的优缺点，展望了未来发展趋势。

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TC系列钛合金锻造及组织性能调控工艺研究进展

蔺永诚, 肖逸伟, 丁永峰, 张晓泳, 姜玉强, 周科朝

锻压技术. 2021, 46(9): 22-33. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.003

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TC系列钛合金是航空航天飞机关键零部件制造的重要材料。主要综述了近年来笔者团队在TC系列典型钛合金的高温流变行为与本构描述、热变形的微观组织/织构演变规律、热加工工艺窗口的优化及微观组织的调优技术方面的研究进展。结果表明：初始组织对TC系列钛合金流变行为及变形机制的影响显著；TC系列钛合金的高温流变行为表征模型主要有唯象学本构模型、基于物理机制本构模型和机器学习模型；双道次热压缩能够提高TC系列钛合金的α相球化率和β相再结晶程度；通过优化TC系列钛合金的热成形加工工艺，能够有效地避免变形出现流动失稳与成形缺陷；TC系列钛合金热成形过程中微观组织演变的多尺度模拟、热成形-固溶处理-时效处理对组织性能的综合影响机制及规律有待深入研究。

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模具清洁热处理过程的形性精确控制

张茂, 张嘉城, 谈发堂, 王维, 王新云, 胡树兵, 邓燕, 王爱华, 管延锦, 翟月雯, 曾琨

锻压技术. 2021, 46(9): 34-42. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.004

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大型汽车覆盖件模具、精密锻造模具和精密注塑模具等关键高档模具对热处理的精密性、耐磨性、抗氧化性以及冲击韧性等指标提出了更为苛刻的要求，采用先进热处理技术以实现形性精确控制成为必然趋势。与此同时，节能减排和清洁生产是我国建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择和实现“碳达峰”目标的必由之路。因此，推广真空热处理、激光淬火、PVD镀膜等先进清洁热处理技术在模具行业的应用成为提高我国模具制造行业技术水平的重要途径。针对模具清洁热处理过程的形性精确控制的现状、问题以及未来发展趋势进行了综述，并提出了推广应用模具清洁热处理技术与装备的具体建议。

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非晶合金复合材料的热塑性成形研究进展

龚攀, 余国卿, 丁华平, 马云飞, 夏敏, 李可然, 王新云

锻压技术. 2021, 46(9): 43-55. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.005

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非晶合金复合材料可以解决非晶合金室温脆性的问题，但其具有的高硬度、高强度的特点使之难以采用常规的机械加工手段进行成形，热塑性成形技术是制造非晶合金复合材料零件或构件的有效成形手段。基于非晶合金复合材料的热塑性成形，介绍了非晶合金复合材料在过冷液相区的热塑性变形行为，探讨了增强相形态、第二相体积分数、温度和应变速率对非晶合金复合材料热变形行为的影响，总结了常见的非晶合金复合材料的热塑性本构模型，介绍了非晶合金复合材料热塑性成形的典型工艺与方法，最后，展望了未来非晶合金复合材料热塑性成形研究的发展方向。

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步进梁式自动化锻造的难点与对策

徐祥龙

锻压技术. 2021, 46(9): 55-66,111. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.006

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步进梁式自动送料机结构简单、工作稳定、响应快速，常用于多工位锻造压力机的自动送料，特别适合于中、小规格锻件大批量、高效率的锻压生产场合。通过对步进梁式自动送料机的现场使用进行研究，重点讨论了送料机与压力机的匹配要求，以及送料机与锻造工艺、成形模具之间相互协调配合的要求。特别指出“跳料”是影响步进梁送料自动化锻造最大的障碍，并介绍了遏制“跳料”的措施。并且，分析了在传统锻造压力机上加装先进的步进梁式自动送料机时可能会遇到的匹配问题，并给出了解决对策。

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基于深度神经网络的TA15高温拉伸变形行为精确预测

唐学峰, 黄振, 温红宁, 王欣, 刘鹏, 刘钊, 王新云

锻压技术. 2021, 46(9): 67-76. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.007

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通过不同温度（760、810、860和910℃）和不同应变速率（0.01、0.1和0.5 s^-1）下的等温拉伸实验，研究了TA15钛合金板材的拉伸变形和软化行为。为了对TA15钛合金的高温拉伸变形行为实现精确预测，建立了基于深度神经网络（DNN）的TA15钛合金高温拉伸本构模型。结果表明，DNN模型能够准确地预测TA15钛合金在不同拉伸变形条件下的流动应力，预测结果与实际结果的平均绝对误差为1.3%，相关系数可达0.999。并且，相比于单个隐含层的神经网络，具有多个隐含层的DNN模型具有更高的预测精度和更好的泛化能力。此外，构建了TA15钛合金热加工图，并且通过理论分析验证了此热加工图，结果表明了此热加工图的准确性和有效性。

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基于卷积神经网络的板料挤压成形力预测

赵震, 沈大为, 曹益旗, 向华, 庄新村

锻压技术. 2021, 46(9): 76-84. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.008

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板料挤压过程中的成形力计算是合理进行模具设计和压力机选择的重要依据。为了快速、准确地获取挤压力数值，提出了一种结合有限元仿真和卷积神经网络的板料挤压力预测模型。利用所建立的板料挤压有限元模型，结合知识模板技术，批量获取了不同工艺参数下的成形力数据集；在此基础上，针对凸凹模几何形状难以用参数统一表征的问题，以凸凹模的轮廓图像为直接输入量，基于凸、凹模基础形状类，采用混合卷积神经网络结构，构建了适用于不同工艺参数的挤压力预测模型。经过验证和评估，所建模型对于规则形状和组合形状板料挤压力均有较高的预测精度，可以满足工程计算的需求。

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变形镁合金非弹性回复精准表征

杨冲, 赵辉, 朱果果, 彭艳, 石宝东

锻压技术. 2021, 46(9): 85-89. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.009

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与FCC和BCC金属相比，HCP结构的镁合金卸载后具有大的非弹性回复应变。这种非弹性回复行为是制约镁合金板材回弹预测精度的重要因素。研究表明，弦模量法和Yoshida2020模型均无法准确表征AZ31变形镁合金板材卸载后的非弹性回复应变。为精准表征镁合金的非弹性回复，引入应力因子，结合指数函数形式提出了一种与应力相关的变弹性模量模型，即SDE （Stress Dependent Exponential）模型。与实验结果相比，该模型可以精准计算变形镁合金卸载的力学响应。卸载后的非弹性回复使得残余应变小于线弹性卸载。通过有限元软件，模拟了常弹性模量和应力相关的变弹性模量单轴拉伸卸载后的残余应变。研究结果表明，常模量卸载后的残余应变最大值为1.08%，而变模量卸载后的残余应变最大值为0.94%。

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高温合金超薄带材成形极限预测模型

万敏, 孔融, 郑立皇, 闫彬宇, 孟宝

锻压技术. 2021, 46(9): 90-98. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.010

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为了评估不同理论模型对高温合金超薄带材成形极限的预测能力，通过胀形实验获得不同高温合金超薄带材成形极限曲线。采用Swift-Hill失稳准则、多种韧性断裂准则以及M-K模型，对两种高温合金超薄带材成形极限进行理论预测，并与实验结果对比。结果表明，Swift-Hill失稳准则和传统韧性断裂准则的预测精度较差，不适用于高温合金超薄带材成形极限的预测。通过考虑表面粗化对成形极限的影响修正了Swift-Hill模型，并将修正模型预测结果与Lou-Huh 2012、Hu-Chen 2017准则和M-K模型预测结果进行比较，发现前3种模型对高温合金超薄带材的成形极限具有基本相同的预测精度，且均不超过10%，而M-K模型的预测精度较低。为高温合金超薄带材成形极限曲线的建立提供了有效方法，具有重要的工程应用价值。

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航发轴承基体高强韧组织形变-相变协同精确控制定量研究

王丰, 杜宇辰, 刘雨健, 钱东升

锻压技术. 2021, 46(9): 99-104. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.011

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以航发轴承套圈基体为研究对象，将近净冷轧成形和马贝复合相变热处理工艺相结合，研究基于形变-相变协同作用下的工艺-组织-性能定量关系，进而实现某型航发轴承基体高强韧组织的形变-相变协同精确定量控制。结果表明：冷轧变形显著细化了贝氏体的尺寸，控制冷轧变形量在20%能够使回火后的强韧性明显改善。通过优化等温淬火的温度和时间，控制贝氏体的含量在10%~12%之间能够使冲击韧性进一步提升。基于航发轴承基体冷轧形变和马贝复合相变热处理工艺条件的精确控制研究，对某型号航发主轴承进行小批量试制，技术效果显著。

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7075铝合金热成形析出相演化规律和强度预测模型

胡志力, 程彬洋, 魏鹏飞, 李欢欢

锻压技术. 2021, 46(9): 105-111. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.012

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热成形后产生的位错会导致时效过程中基体和位错上析出相的形核与长大存在竞争，根据7075铝合金热拉伸实验得到的流变应力Arrhenius方程来描述热变形过程中析出相在位错上的析出行为和位错硬化行为。基于晶体学和析出动力学，通过热拉伸实验和TEM分析铝合金热冲压成形后析出相的体积分数、析出相单位原子体积和动力学的关联关系，利用热力学分析析出相的尺寸演化，并将材料的流变行为和屈服强度贡献相结合，建立了HFQ^®工艺析出相的析出演化模型和屈服强度预测模型。结果显示：强化析出相η'的体积分数随着时效时间的延长（0~28 h），先快速上升，达到峰值后出现一段平稳期，然后迅速下降，强化析出相η'的尺寸随着时效时间的延长（0~28 h）而增大，随着变形量的增大（10%~25%）而增大。

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5A02铝合金管端旋转冲压双扩口成形过程精确预测

彭江涛, 李宏伟, 詹梅, 李一岩, 王巧玲, 曹金豆, 李光俊, 荣建

锻压技术. 2021, 46(9): 112-117. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.013

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针对双扩口管端头难以夹持成形的问题，采用了双扩口管端旋转冲压成形工艺，降低了双扩口管端头的成形力。建立了旋转冲压双扩口成形与回弹全过程的有限元模型，实现了管端双扩口成形的精确预测。结果表明：相比于冲压双扩口，旋转冲压双扩口成形可显著降低夹持凹模所需要提供的夹持力（从18 kN降低至1 kN），低至前者的10%以下；管端头扩口颈部不贴模现象主要发生在单扩道次，且不明显；内翻道次成形后，管端的变形状态对双扩口管的最终成形质量有着显著的影响。当采用2.0 mm≤圆角半径r≤3.0 mm、85°≤半锥角φ≤90°的旋轮进行内翻时，可成形出效果较好的双扩口管端。

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基于不同振动模式的超声辅助拉深精密成形工艺

韩光超, 刘军, 温晓宁, 徐林红, 刘富初, 孙明, 刘初见

锻压技术. 2021, 46(9): 118-123. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.014

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针对304不锈钢圆筒件的超声振动辅助拉深成形，分别采用工件超声振动和压头超声振动两种超声振动模式进行对比拉深试验研究，分析两种超声振动模式对拉深成形过程中最大拉深成形力、成形起皱和拉深破裂特性的影响规律。结果表明：工件超声振动和压头超声振动均可有效降低拉深成形过程中的最大成形力，并改善筒形件的起皱情况，且随着超声振幅的增大，改善效果更加明显。由于两种超声振动模式中对不锈钢板料施加超声振动的作用区域存在差异性，以及由于横向超声振动振幅的影响，使得工件超声振动更有利于降低最大成形力，而压头超声振动在改善板料起皱方面的效果更好。另外，随着超声振幅的增大，板料的超声硬化效应更加明显，压头超声振动更容易产生拉深破裂现象。

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难变形金属电-热-力耦合作用下的电致塑性效应研究现状

夏琴香, 陈灿, 肖刚锋, 谢章雄

锻压技术. 2021, 46(9): 124-131. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.015

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通过分析难变形金属材料的变形特点，提出利用电致塑性效应来实现其精确塑性成形；从电-热-力耦合作用下的电致塑性效应实验表征方法、宏观塑性变形行为、微观组织演变机理等方面总结了难变形金属电致塑性效应的研究现状。分析了采用电流辅助拉伸/恒温拉伸实验、有/无强制性冷却电流辅助拉伸实验来解耦电致塑性效应的实验表征方法及其不足；探讨了电-热-力耦合作用下电流参数、电流施加方式等变形条件对难变形金属宏观塑性变形行为的影响规律；综述了在电流诱导下加快位错滑移、促进动态再结晶及形成局部焦耳热效应的微观组织演变的物理机制。在此基础上，提出了电-热多能场作用下实现难变形金属精确塑性成形所需解决的问题及发展方向。

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超声振动辅助铆接精确成形

管延锦, 解振东, 胡国峰, 翟继强

锻压技术. 2021, 46(9): 132-137,144. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.016

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采用超声振动辅助技术，利用万能材料试验机分别对45钢、6063铝合金和T2铜3种板材进行铆接实验。在不同条件下，对铆接过程中的压铆力、剪切强度、相对干涉量以及6063铝合金铆钉的材料流动进行分析，研究了超声振动对铆接工艺中铆钉的力学性能、变形行为以及铆接质量的影响。结果表明：施加超声振动时，随振幅增大，压铆载荷逐渐降低，不同板材的压铆力的降幅基本相等；剪切强度得到了提升，最大增幅为10.47%。在超声振动的表面效应和软化作用下，接触面之间的摩擦作用得到改善，难变形区面积减小了51.08%，钉杆的变形尺寸更加均匀。超声振动可降低铆接结构的相对干涉量系数，尺寸均匀度的改善有利于延长铆接结构的疲劳寿命。

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超声振动功率对2024铝合金显微组织、显微硬度及耐腐蚀性能的影响

张立杰, 闫洪

锻压技术. 2021, 46(9): 138-144. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.017

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研究了不同超声功率（0、700、1400和2800 W）对2024铝合金显微组织、显微硬度及耐腐蚀性能的影响。结果表明：2024铝合金在经过超声处理后，其显微组织、显微硬度以及耐腐蚀性能均得到了较好的改善。这是由于超声波在熔体中产生的空化作用对熔体中的固体颗粒产生了强烈作用，击碎了初生枝晶，促进了形核，使晶粒得到了细化，进而优化了该合金的显微硬度（由98.9 HV增加至120.5 HV）和耐腐蚀性能。失重和析氢测试结果表明：与未处理的合金相比较，在对合金进行2800 W超声振动处理后，合金的失重腐蚀速率由0.49 mg·（cm²·h）^-1降低至0.25 mg·（cm²·h）^-1，下降约49.0%；析氢腐蚀速率由0.44 ml·（cm²·h）^-1降低至0.21 ml·（cm²·h）^-1，下降约52.3%。

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航空发动机金属封严环成形回弹预测与控制

孟宝, 贺炜林, 万敏

锻压技术. 2021, 46(9): 145-153. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.018

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基于循环加载-卸载和循环剪切试验，研究了0.2 mm厚的GH4169高温合金超薄板的循环塑性变形行为，评估了不同强化模型的预测精度。结果表明，GH4169高温合金超薄板在循环塑性变形过程中的弹性模量衰减了19%，Y-U模型能够有效表征GH4169高温合金超薄板的循环力学响应行为。U形弯曲和封严环液压成形工艺过程的仿真表明，Y-U模型对于回弹的预测精度高于A-F和各向同性模型。基于Y-U模型和型面补偿方法可使封严环的正向和反向回弹量分别降低52.2%和68.1%。

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成形温度对铝合金型材挤压-弯曲一体化成形回弹及截面畸变的影响

许亮, 徐从昌, 李落星

锻压技术. 2021, 46(9): 154-162. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.019

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采用实验与仿真相结合的方法，研究了成形温度对挤压-弯曲一体化成形铝合金方管型材的回弹和截面畸变的影响规律及机理，并与冷拉弯工艺进行了对比分析。结果表明：影响回弹量的主要因素是材料屈服强度与弹性模量的比值，该比值越高，型材的回弹量越大，反之则越小；挤压-弯曲时，材料挤出模口后仍处于温热状态，该比值较低，回弹量比T4态、T6态冷拉弯型材减小约50%和75%。截面畸变由外侧拉应力主导，外侧材料的流动不均匀引起型材截面的变形，而型材内侧表面在弯曲模刚性支撑下的变形相对较小；在挤压-弯曲一体化成形工艺中，材料在高温状态下的均匀变形能力好，在0.15 kN的牵引力下，其中心位置处的截面畸变量相较于T4、T6态分别减小约85%和77%。

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7050铝合金板材的各向异性研究

任平平, 胡会娥

锻压技术. 2021, 46(9): 163-168. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.020

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铝合金冷成形过程中的各向异性影响了后续焊接时的装配间隙，进一步影响了焊接质量。针对此问题，通过单晶分析法研究了7050铝合金板材冷变形时的厚向各向异性和面内各向异性。研究结果表明，沿轧制方向拉伸时，宽度方向的变形能力小于厚度方向的变形能力；当拉伸方向为宽度方向时，轧制方向和厚度方向的变形能力基本相同；变形方向对7050铝合金板材各力学性能的面内各向异性影响不大。7050铝合金板材塑性变形时存在的各向异性主要是由生产过程中形成的Brass{110}<112>织构所致。当铝合金中主要含Brass{110}<112>织构时，可通过控制轧板的下料部位，使其后续主要沿宽度方向受力变形，以减少塑性成形过程中的各向异性和提高焊接质量。

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铝合金管材侧壁增厚成形极限与失稳研究

林启权, 黄思龙, 董文正, 李彦涛

锻压技术. 2021, 46(9): 169-176. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.021

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薄壁管材在增厚变形时容易向外鼓凸并导致折叠缺陷，因此，起皱失稳是主要的成形缺陷。提出了侧壁内、外增厚成形工艺，分别对管材的内（外）表面进行模具限制，使管材侧壁向外（内）增厚成形。通过有限元数值模拟与实验相结合的方法，对两者的成形稳定性进行对比分析，探究侧壁增厚时产生失稳现象的原因，并研究在两种增厚成形方法下，管材的侧壁增厚规律及成形极限。结果表明：与外增厚及传统镦粗成形工艺相比，侧壁内增厚时成形稳定性明显提高。通过对增厚过程进行追踪，可以发现，侧壁的失稳现象与侧壁的增厚方向以及轴向应力分布有关。通过有限元数值模拟及理论分析，得到了侧壁内增厚成形的无失稳条件，内增厚成形的增厚极限受高度的影响小，受高径比的影响大。

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基于Deform-2D的连续钢丝增强铝基复合棒料挤压流变规律

刘明甫, 张存生, 孟子杰, 杨文杰, 贺海鑫

锻压技术. 2021, 46(9): 177-183. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.022

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设计了一种连续纤维增强铝基复合圆棒的挤压模具，基于Deform-2D软件对其挤压全过程进行二维数值仿真，研究了复合型材挤压过程中材料的流变规律和挤压焊合路径上各物理场的分布特征，并通过挤压实验获得了连续钢丝增强的铝基复合圆棒。研究结果表明，钢丝上的应力集中是由焊合室内的三向压应力和坯料的流速不均造成的。在复合型材挤压过程中，钢丝与铝基体间的结合首先依赖于焊合室内的焊合压力，随后其在模口外的粘结作用主要取决于挤压温度。在焊合路径上，较高的挤压温度、焊合压力、应变和应变速率均有利于型材焊缝及其界面的焊合。在挤压过程中，铝基体的流动受到纤维的影响，同时也对纤维的嵌入位置和受力状态产生一定影响。

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拉深筋对金属板材成形极限的影响

李巧敏, 李旭, 柳玉起, 江维, 陈伟, 李红军

锻压技术. 2021, 46(9): 184-189. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.023

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为了提高拉深成形数值模拟中破裂缺陷的预测精度，针对拉深成形工艺中拉深筋对金属板材成形性的影响展开了研究。设计加工了3种不同高度的凸筋镶块和3种不同肩圆角半径的凹筋镶块，将凸筋镶块与凹筋镶块组合出不同截面尺寸的拉深筋，然后并将金属板材拉过拉深筋，然后分析了过筋产生的预应变以及拉深筋的截面几何参数对板材成形极限的影响规律。结果表明，板材流过拉深筋后，板材的成形极限提高，成形极限曲线在应变空间中向上偏移。在任意一组拉深筋镶块的作用下，成形极限曲线的偏移量与过筋产生的预应变近似呈线性关系；在不同尺寸的拉深筋镶块产生相同大小的预应变时，成形极限曲线的偏移量随着拉深筋高度的增大而增大，随着肩圆角半径的增大而减小。

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镍基高温合金锥筒形件拉深旋压时成形质量及组织性能研究

肖刚锋, 张义龙, 夏琴香, 晏畅

锻压技术. 2021, 46(9): 190-196. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.024

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针对镍基高温合金因严重的加工硬化而导致塑性成形时质量控制困难的问题，以应用于燃烧室的锥筒形件为对象，提出采用剪切旋压工艺获得锥形预制坯，经固溶处理后进行拉深旋压成形出口部筒形段的方法。基于Abaqus软件建立锥筒形件多道次拉深旋压成形有限元模型，研究了进给比及旋轮圆角半径等成形参数对成形质量的影响规律，结合组织性能测试，获得了微观组织及力学性能变化规律。结果表明，进给比及旋轮圆角半径对制件的最大壁厚减薄率、圆度及回弹的影响显著。拉深旋压成形后，筒形段各区域的晶粒形态各异，中部晶粒被拉长并形成较多形变孪晶，口部筒形段发生晶粒堆积，且晶粒呈等轴状；拉深旋压成形的筒形段的强度显著提高，但伸长率下降。

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梯度化加热调控微观组织实现变强度热冲压工艺

王义林, 方冬雨, 刘培星, 朱彬, 张宜生

锻压技术. 2021, 46(9): 197-203. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.025

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开发了一种变强度热冲压工艺，可以对零件进行微观组织和力学性能调控。利用感应线圈对坯料进行梯度化加热，使局部区域奥氏体化，进而调控淬火后各区域的微观组织，从而获得变强度零件。实验以退火态及冷轧态的热冲压钢来研究该工艺，软化区组织均为珠光体+铁素体，退火态和冷轧态钢板的抗拉强度及伸长率分别为490 MPa和32%、940.4 MPa和4.2%；高强度区均为马氏体组织，退火态和冷轧态钢板的抗拉强度及伸长率分别为1532 MPa和9.1%、1485.1 MPa和8.4%；过渡区的硬度从高强区向软化区逐渐下降，性能基本平稳过渡。结果表明，对于两种不同供货态钢，该工艺均可通过微观组织调控的方法，实现零件的变强度分布。

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变形-热处理流程对6082铝合金组织的影响

曾凡宜, 左长兵, 张海栋, 任治华, 王国文, 邓磊, 王新云, 金俊松

锻压技术. 2021, 46(9): 204-211. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.026

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为了探明不同变形和热处理流程对6082铝合金微观组织和力学性能的影响规律，开展了6082铝合金的常规成形、退火-成形以及固溶-成形3种实验，并对微观组织和力学性能进行了表征。结果表明，退火和固溶处理可以减少挤压态试样中小角度晶界的比例，并有效地弱化其单一的强S织构。在400℃/0.1 s^-1变形时，退火-成形和固溶-成形工艺可以有效避免常规成形出现异常晶粒长大的现象；在500℃/0.1 s^-1变形时，退火-成形和固溶-成形工艺下试样的平均晶粒尺寸比常规成形试样的平均晶粒尺寸有所增加。工艺实验结果表明，采用固溶-成形工艺，6082铝合金锻件的抗拉强度可达到276.0 MPa，略低于常规成形锻件的283.6 MPa，但可以显著减少锻件粗晶，为高质量6082铝合金锻件的生产提供了一种新的路线。

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改善17-4PH (0Cr17Ni4Cu4Nb)锻件硬度的热处理精细化研究

占立水, 刘成, 叶俊青, 李艳英, 黎汝栋, 王建

锻压技术. 2021, 46(9): 212-215. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.027

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通过了解17-4PH （0Cr17Ni4Cu4Nb）马氏体沉淀硬化不锈钢的原材料特性，发现该不锈钢硬度值受热处理制度的影响极不稳定，仅仅通过固溶及时效处理不能完成马氏体的充分转变。为改善这种材料的锻件硬度值的不稳定性，通过对回火温度、冷却方式的调整，摸索了不同热处理制度影响锻件硬度值的规律。为减小17-4PH （0Cr17Ni4Cu4Nb）钢原始状态对力学性能的影响，还尝试在淬火与回火热处理工序之间增加一道中间热处理，旨在消除原来不良的组织结构，使合金元素的均匀化分布、细化奥氏体晶粒。对17-4PH （0Cr17Ni4Cu4Nb）钢的沉淀硬化原理进行深入分析，发现了17-4PH （0Cr17Ni4Cu4Nb）钢热处理工艺的最佳改进方法，即在1040℃淬火并空冷，再经580℃回火并空冷后，锻件硬度值能够达到33～38 HRC的要求。

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大型6061铝合金锥筒形件成形及组织与性能研究

李国俊, 白雪智, 李碧聪, 高畅, 薛勇, 张治民, 赵毅慧

锻压技术. 2021, 46(9): 216-223. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.028

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借助Deform-3D成形模拟结合工程化实验，对复杂尺寸6061铝合金锥筒形件（内径、外径和高度分别为Φ500、Φ630和1752 mm）展开了撑拉成形工艺研究，对成形后的6061铝合金锥筒形件展开热处理强化研究，同时完成了金相组织分析、XRD衍射检测和室温拉伸实验。研究表明：6061铝合金锥筒形件的终成形凸模选用等距母线形锥形头，所受应力更加均匀，有效降低了构件成形应变不均匀指数（0.89）和设备所需载荷（24600 kN）；热处理后，由于Fe融入到基体中，析出大量强化相Mg₂Si及MnAl₆，使得6061铝合金锥筒形件的力学性能大幅提升，其中，抗拉强度与屈服强度分别达到335.45和240 MPa，比热处理前有大幅度提高，断后伸长率为18%。

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有限元模拟验证TC17钛合金前轴颈精密成形过程中变形和微观结构的关系

苏春民, 范茂艳, 钟仁智, 徐文帅, 黄常勋, 葛波, 邹吉猛

锻压技术. 2021, 46(9): 224-229. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.029

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通过采用有限元模拟的分析方法，研究了前轴颈锻件成形过程中材料流动速度、内部温度场和流线分布情况；采用点追踪的方法研究了锻件不同区域的金属等效应变分布和不同区域的金属最大主应力变化情况。同时，采用金相显微镜对锻件高倍显微组织进行验证分析。通过研究发现，设计的中间坯形状尺寸、压下速率和变形量合适，实际成形情况和有限元模拟结果一致。在成形过程中锻件大头端由于材料流动剧烈而出现温升，导致锻件易出现粗晶或混晶区域。另外，从温度场分布结果来看，与模具接触区域的温降较严重，为了保证锻件不出现双相组织，在类似温降区域应保证有足够的机加余量，以保证零件的组织性能满足标准要求。

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注射与注射压缩成形工艺对精密透镜面形偏差及光学畸变影响的对比研究

周晓伟, 李茂源, 张云, 周华民

锻压技术. 2021, 46(9): 230-236. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.030

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为提高精密聚合物透镜模组的光学性能，以大直径非球面透镜为研究对象，分析了注射与注射压缩成形工艺透镜面形偏差的差异，并通过透镜模组成像计算研究了透镜面形偏差对模组光学畸变的影响规律。结果表明：注塑成形工艺因素导致透镜面形偏差且分布不均匀，注射压缩成形工艺能够有效降低透镜面形偏差；单个透镜的面形偏差大小与模组光学畸变性能优劣并不完全呈正相关，模组网格畸变与TV畸变随透镜面形偏差的降低而减小。透镜模组中各透镜的光学功能与面形特征相互耦合，仅降低透镜的面形偏差无法提高透镜模组的整体成像性能，需要综合考虑模组中各透镜的功能、性能指标要求与面形特征等因素，建立与具体成像指标相关联的透镜面形偏差评价标准。

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TC17钛合金中空构件连接成形工艺参数优化

李淼泉, 孙金钊, 李宏

锻压技术. 2021, 46(9): 237-244. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.031

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合理的连接成形工艺参数是保证中空构件连接质量与结构完整性的关键。采用中心复合实验设计方法与有限元模拟技术，实现了TC17钛合金中空构件连接成形过程的数值模拟，基于响应面模型实现了工艺参数的优化。研究结果表明：温度升高对中空构件连接成形过程中FPI的塑性应变的增大作用和FPII的塑性应变的减小作用显著；变形量增大提高了FPI的塑性应变的增加率，延缓了FPII的塑性应变的增加率；以温度和变形量为响应变量，建立了中空构件连接成形过程中平均塑性应变ε-_FPI和界面连接率显著增长结束时的响应参量f_FPII的响应面模型，工艺参数优化的合理温度为1073 K、变形量为0.510～0.631 mm。响应面模型的拟合优度R²达到99%以上，表明工艺参数优化结果是可靠的。

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固液复合成形铝镁双金属件平直界面的精确控制

陈刚, 贾澎, 陈强

锻压技术. 2021, 46(9): 245-253. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.032

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提出了固液复合成形制造平直界面铝镁双金属构件的方法，即采用室温固态镁合金和铝合金熔体作为初始坯料，通过整体模锻使铝合金熔体充型并包覆镁合金坯料。研究了成形压力为250、300、350和400 MPa，铝合金熔体温度为660、710、760和810℃时构件的成形质量和界面平直度。结果表明：增大压力和升高铝合金熔体温度可提高铝合金熔体的流动性，进而提高成形质量和界面平直度；但压力过大或温度过高时，镁合金易发生塑性变形，造成界面弯曲。当成形压力为350 MPa、铝合金熔体温度为710℃时，获得了平直而稳定的机械-冶金结合界面，实现了铝镁双金属构件平直界面的精确控制，并通过后续切削加工获得了具有完整平直界面的铝镁双金属构件。

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旋轮参数对盘形件轮缘多工步旋压锻造增厚的影响

高畅, 苏雪冬, 金俊松, 王新云, 唐学峰, 刘发美, 金永洪

锻压技术. 2021, 46(9): 254-261. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.033

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针对此类变厚度盘形件，设计了4工步旋压锻造成形工艺。通过有限元模拟技术，分析了旋压锻造成形过程，研究了旋轮的型槽尺寸参数（上倾角α，槽底圆角半径R，以及型槽深度l）对成形稳定性以及轮缘截面流线的影响；逐步优化了每工步的旋轮型槽参数，得到了最佳的工艺参数组合，并进行了工艺实验验证。研究结果表明：优化的参数组合能够获得较好的成形效果，并成功将厚度为3 mm的圆板轮缘增厚至9.1 mm，其模拟所得轮缘截面和流线分布与实验成形件具有很好的一致性。

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端部带法兰特征的筒形零件板锻造成形

李彦涛, 董文正, 林启权, 王志刚

锻压技术. 2021, 46(9): 262-269. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.034

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提出采用板锻造工艺来成形端部带法兰特征的筒形零件，以解决现有成形工艺中存在的成形加工载荷大等问题。基于有限元仿真模拟分析了端部法兰特征的板锻造工艺的变形过程，研究了板厚、切入量及待变形区域的高度和成形界面的摩擦条件对法兰特征成形性的影响规律。研究结果表明：建立的有限元模型可以较好地预测法兰特征的板锻造成形；切应力主导了待变形金属与筒形坯件本体的剥离过程，成形末期凸模镦挤此部分金属，完成法兰特征的成形；板厚越大，筒形坯件的抗屈曲失稳能力越强，筒壁待变形高度临界值越大；法兰特征的径向尺寸与切入量及筒壁待变形区域高度呈正相关，差异化的成形界面摩擦条件有助于改善法兰特征的成形性。

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复杂深筒铝合金轮毂锻件精密成形工艺及模具技术

周杰, 李世山, 张谦, 吴道祥, 董旭刚

锻压技术. 2021, 46(9): 270-277. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.035

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针对复杂深筒形铝合金飞机轮毂存在的表面质量要求高、非机械加工面多、形状复杂等特点而导致的精密成形难度大的问题，提出了毛压+预压+终压的成形工艺。利用数值模拟软件DEFORM及工艺试验，对复杂深筒轮毂精密成形工艺和模具结构进行设计和优化，并基于工艺试验结果对实际生产条件下的成形缺陷进行分析。结果表明：3工序成形工艺能较好地成形锻件；工艺试验中实际边界条件与仿真时理想边界条件间较大的差异是试验中充不满及折叠等成形缺陷产生的主要原因；基于数值模拟及优化分析，分别提出了改变坯料定位方法、镦粗成形毛压法兰及终压模具增设桶形内飞边等特殊结构及方法对轮毂成形进行优化，最终实现了复杂深筒形类铝合金飞机轮毂精密模锻的成功试制。

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基于数值模拟的飞机超高强度钢前起外筒模锻件制造

李蓬川, 张睿

锻压技术. 2021, 46(9): 277-283. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.036

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通过物理边界测定试验，确定了300M钢材料的热辐射系数、与模具的热交换系数和摩擦因数；在同一规格棒材上切取试样，完成了热模拟压缩试验，获得了300M超高强度钢的应力-应变曲线；将物理边界参数和应力-应变曲线导入到有限元模拟软件中，建立了与实际生产工况高度吻合的数值模拟仿真空间。通过全流程的数值模拟技术对坯料成形过程和模锻成形过程进行不断地迭代优化，精准预测了前起外筒模锻件的成形过程，锻件料工比控制在1.2以内，控制了材料消耗，制定出3火次制坯和2火次模锻的短流程工艺方案。锻件一次试制成功，实现了飞机前起外筒模锻件的短流程的稳定制造，获得了外形尺寸合格、组织性能优良的高品质产品。

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基于有限元模拟的钛合金曲臂肘预制坯精确优化设计

刘成, 李艳英, 占立水, 张业勤, 刘清

锻压技术. 2021, 46(9): 284-289. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.037

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为达到减少钛合金曲臂肘锻件在传统锻制中现场试制、调整尺寸、工艺摸索等反复操作的目的，并解决周期长、损耗大等问题，通过有限元分析软件模拟普通开放式模锻锤模压成形过程来辅助荒型优化，降低产品发生缺陷的几率，减少实际试制次数。尝试了不同预制坯设计方案，并逐一分析了不同预制坯对模锻成形效果的影响，合理地降低了成形可能出现缺陷的风险。通过数值模拟与工艺试验相结合，获得一种新的菱形预制坯方案，即棒料先锻制成菱形坯，再机加工去除理化检测区，最终利用双层漏盘整形得到合适的预制坯。这种预制坯在成形方法上已实现工程化应用。

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制动器调节螺母精密成形工艺

杨向东, 陶立平, 潘智承, 钱光鑫, 卫飞, 张剑

锻压技术. 2021, 46(9): 289-293. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.038

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通过研究盲孔中空结构且孔口直径较小的42CrMo4中碳合金钢制动器调节螺母的成形工艺，提出一种加工流程简单、成本较低的精密成形方案，以提高产品竞争力。针对该零件的特殊结构，设计了两种多工序成形工艺方案，分别为减径工艺方案和镦粗工艺方案，并采用有限元分析软件DEFORM-3D对两种成形工艺方案分别进行模拟，然后对不同成形过程中的金属流线分布、载荷和锻件结构进行对比研究，得到一种融合了温锻、反挤压（冷）、减径等成形方式的多工序精密成形工艺，并通过试制验证了该精密成形工艺的可行性。为多台阶、变截面、芯部中空、含有较多合金成分和碳含量的零件的成形提供了一种精密成形思路。

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弯管接头类锻件精密成形工步优化

斯庆阳, 孙乾, 杨文宇, 郝晓霞

锻压技术. 2021, 46(9): 294-298,307. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.039

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根据6.3 MN摩擦压力机镶块模的结构特点，在不增加额外模具和火次的前提下，在弯管接头类锻件模锻成形前增加弯曲工步，使锻件的材料利用率提升至约80%。通过采用数值模拟和工艺试验，研究了弯曲模膛在弯管接头类锻件上的应用，并总结了弯管类锻件弯曲模膛设计的结构形式和关键参数，分析了弯曲后坯料在模锻时飞边交接部分易产生折叠缺陷的原因。仅当弯曲模膛轮廓和锻件外轮廓间的距离满足h₄≥2h₂，且在台阶位置以大圆角平滑过渡时，才能避免模锻产生折叠缺陷。应用效果表明，即使生产设备存在局限性，该方式也能够在一火内实现钛合金和不锈钢等材料的弯管接头类锻件的精密成形。

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高筋极薄壁铝合金锻件精密成形工艺及模具技术

李世山, 周杰, 甘玉平, 王秋韵, 夏玉峰, 卢顺, 吴道祥

锻压技术. 2021, 46(9): 299-307. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2021.09.040

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针对T形高筋极薄壁铝合金构件，如飞机窗框构件，由于对成形质量、金属流线及尺寸精度要求高而导致精密模锻成形极易出现充填不满、折叠及流线不连贯等缺陷问题，提出沿锻件中心连皮及筋顶纵向两个方向对金属进行双向分流成形，利用内飞边、筋顶余量及阻力墙结构实现金属合理双向分流以满足锻件产品的质量要求。针对锻件拔模斜度小而导致的成形后脱模困难的问题，发明了一种采用内模进行整体脱模的特殊组合模具。结合数值模拟及工艺试验，对坯料形状和尺寸、成形工艺及模具进行进一步优化，并利用三维扫描对锻件形状和尺寸进行检测。结果表明：采用双向分流法及组合模具结构可有效避免锻件折叠、充不满、流线紊乱及脱模变形等问题，实现了高筋极薄壁铝合金精密框件的合格生产。

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2021年, 第46卷, 第9期　
刊出日期：2021-09-25

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