2022年, 第47卷, 第9期　
刊出日期：2022-09-25

  

• 全选
  |

锻造
• Select
  基于正交试验的内六角冲头磨损分析及工艺参数优化

  莫杰, 刘坚, 李旋, 郑琼娥

  锻压技术. 2022, 47(9): 1-6. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了减少某车用内六角螺栓头部冷镦成形冲头的磨损量,基于Archard磨损理论对其进行了研究。以降低冲头磨损量为主要目标,选取冲头的锥面角度、冲头硬度、摩擦因数、进给速度为试验因素,设计了L₁₆(4⁴)正交试验并采用DEFROM进行了有限元仿真。通过对试验结果进行极差分析与方差分析,得到各因素对于冲头磨损的影响程度顺序为:冲头锥面角度>冲头硬度>摩擦因数>进给速度;最优工艺参数组合为:冲头锥面角度为25°,冲头硬度为67 HRC,摩擦因数为0.10,进给速度为100 mm·s^-1,在最优参数组合下,冲头的磨损量由3.39×10^-6 mm降低至2.16×10^-6 mm。研究结果表明,冲头磨损主要发生于冲头锥面与冲头韧带的连接处,优化后的工艺参数使冲头的磨损量降低,对同类型冲头磨损的研究具有参考意义。
• Select
  基于圆弧形镦粗模合理体积分配的转向节成形工艺

  曹洪, 薛世博, 薛传妹, 石文超, 宋中江, 尹夕兵

  锻压技术. 2022, 47(9): 7-11. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为降低转向节锻件的折叠缺陷和成形载荷,实现金属的合理分配,以复杂等级为S级的汽车转向节为研究对象,采用自由锻制坯(镦粗—杆部拔长—压扁)—预锻—终锻的成形工艺方案,利用Deform-3D软件对成形过程开展数值模拟,并通过实验验证,研究成形过程中的金属流动规律、等效应力等效应变分布以及载荷变化规律。结果表明:镦粗上模中部设计为圆弧形对金属起到了良好的分配作用,减少了预锻头部飞边以及折叠的缺陷。镦粗上模的圆弧半径为150 mm时,鼓形表面的损伤峰值最小。采用圆弧形镦粗上模和自由锻制坯—预锻—终锻的锻造成形方法,模拟获取的锻件无明显的成形缺陷,为转向节锻件的实际生产提供了理论指导。
• Select
  锻造温度对机床刀具用M2-1.6Si高速钢组织及冲击性能的影响

  杨峰, 唐静, 赵丽玲

  锻压技术. 2022, 47(9): 12-17. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.003

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了研究锻造温度对M2-1.6Si高速钢组织及冲击性能的影响,采用不同的锻造温度进行了锻造试验,并进行了组织和冲击性能的测试与分析。结果表明:始锻温度从1130℃增至1210℃或随终锻温度从790℃增至870℃时,试样内部碳化物先细化后粗化,冲击性能先提高后下降。在其他工艺参数不变的情况下,始锻温度为1130℃时,试样内部碳化物呈粗大“骨头状”形态;始锻温度为1170℃时,试样内部碳化物呈细小颗粒状,冲击韧性较始锻温度为1130℃时增大了33.7%。当其他工艺参数不变时,终锻温度为790℃时,试样内部碳化物呈现出大小不一的“骨头状”形态;终锻温度为830℃时,试样内部碳化物呈细小颗粒状,冲击韧性较终锻温度为790℃时增大了21.7%。
• Select
  船用12型发动机连杆锻模设计及其锻造工艺验证实例

  刘江, 徐皓

  锻压技术. 2022, 47(9): 18-22. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.004

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用500 t双曲柄机械压力机和2500 t热模锻压力机生产船用12型发动机连杆。通过对该锻件的形状和结构的分析、阐述,对3个工步的制坯模具分别进行设计、分析和论证,并采用3工步分段制坯和模锻复合成形工艺进行小批量生产验证,得出预成形制坯模具的工步3的设计尤为关键,不但决定了终锻模膛的金属充填性能,而且对锻件的材料利用率有直接影响,还可以防止锻件产生折叠缺陷。通过对船用12型发动机连杆锻造工艺优化后,经过现场样件试制验证,得出船用12型发动机连杆的材料利用率为81.2%,合格率达99.4%,锻造工艺科学合理、切实可行。研究结论对小批量、多品种的锻件的研发试制具有重要的借鉴意义。
• Select
  数控机床齿轮Fe-Ni-Cu-C-Mo-V合金粉末锻造研究

  刘波, 刘军强

  锻压技术. 2022, 47(9): 23-29. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.005

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了研究新型数控机床齿轮材料Fe-Ni-Cu-C-Mo-V合金粉末锻造的可行性以及探讨始锻温度对齿轮材料耐磨损性能和耐腐蚀性能的影响。采用不同的始锻温度进行了齿轮材料的粉末锻造试验,并进行了耐磨损性能、耐腐蚀性能和密度的测试与分析。结果表明:采用粉末锻造方法,可以制备出综合性能较佳的齿轮材料。随着始锻温度从800℃增至1200℃,齿轮材料的磨损体积先减小后增大、腐蚀电位先正移后负移、密度先增大后减小,齿轮材料的耐磨损性能和耐腐蚀性能先提高后下降。与始锻温度为800℃时相比,始锻温度为1100℃时,粉末锻造的齿轮材料的磨损体积减小28.4%、腐蚀电位正移23.1%、密度增大7.0%。粉末锻造新型数控机床齿轮材料Fe-Ni-Cu-C-Mo-V合金的始锻温度优选为1100℃。
• Select
  基于计算机数值分析的一种汽车非标件自动化冷镦工艺

  柏世兵

  锻压技术. 2022, 47(9): 30-38. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.006

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为改变一种汽车非标件当前生产工艺工序多、生产效率低且产品性能差异大的现状,提出了两种自动化冷镦方案。运用Deform-3D建立了10B21钢的Johnson-Cook本构模型,同时基于该模型对两种方案各工位零件进行了模拟成形,分析了材料变形规律、等效应力分布以及载荷情况,进行了工艺检查和择优,确定了最终成形方案,即下料—减径和预成形内孔—预镦头部—镦花形头—头部整形—头部终成形—冲孔,并完成了工艺试验。生产试验表明:有限元分析结果准确,优选获得的冷镦工艺可靠,能够实现该非标件的批量生产,获得的零件成形完整、表面质量好,无刮料、折叠、坑洼等问题,尺寸精度达到了生产要求。
• Select
  坯料预热方式对AZ80镁合金轮毂组织和性能的影响

  胡美些, 狄石磊

  锻压技术. 2022, 47(9): 39-44. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.007

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用对比的方法,研究了经过410℃/23 h的均质化处理后,直接锻压和再热锻压对轮毂组织和性能的影响。结果表明:均质化处理后直接锻压可以提高生产效率、节约能源,锻压后轮毂的表面质量较好,无表面裂纹和折叠等锻压缺陷,但是其力学性能明显低于均质化处理后再热锻压的轮毂,而且显微组织中晶粒大小不均匀,晶界上的再结晶晶粒细小,晶内的单相固溶体比较粗大;而均质化处理后,经过435℃/7.5 h的锻前再热处理后锻压获得的轮毂的组织均匀细小、晶界细,存在明显的锻压织构,轮毂各部位的力学性能均高于均质化处理后直接锻压的轮毂的力学性能,尤其是轮辋、轮辐部位的力学性能相差较大。
• Select
  金属流速数值模拟技术在消除热模锻锻件折叠缺陷中的应用

  王飞, 金朝晖, 徐宝国, 宋加兵

  锻压技术. 2022, 47(9): 45-50. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.008

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  通过数值模拟技术分析了坯料在热模锻成形过程中的金属流速变化,对锻造折叠等缺陷位置的金属流速变化进行了分析和总结,得到流速倍差与锻造折叠等缺陷之间的联系。利用此联系,从流速倍差角度分析了热模锻成形过程中所遇到的折叠等缺陷问题,对圆盘类锻件和转向节锻件等热模锻锻件折叠问题的解决进行了生产验证。结果表明:通过模具优化、控制模温和润滑等环境因素,影响热模锻成形过程中的流速倍差变化,从而可以解决热模锻锻件的折叠等缺陷问题。在热模锻锻件成形过程中,良好的金属流动性、均匀的流速变化、较小的流速倍差关系,有益于热模锻成形,能够避开锻造折叠等缺陷;反之,金属流动过于剧烈、紊乱,流速倍差变化大,锻件形成折叠等缺陷的可能性变大。
板料成形
• Select
  电动汽车座椅横梁辊冲成形仿真与试验研究

  刘洋, 邹天下, 梁振业, 钱朕, 李大永, 肖华, 石磊, 周国伟

  锻压技术. 2022, 47(9): 51-57. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.009

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了解决采用传统薄板成形工艺制造超高强钢座椅横梁成形缺陷多、尺寸精度低的问题,提出了两道次辊冲成形工艺方案,并基于Abaqus/Standard建立了相应的有限元模型,分析了辊冲成形过程中零件上的应变分布、成形载荷和截面形状。仿真结果表明,辊冲成形后的零件上无起皱与开裂缺陷,零件的横、纵截面尺寸与目标较为一致。基于现有的辊冲成形机组,开展了电动汽车座椅横梁两道次辊冲成形试验,并测量了成形零件的关键尺寸,其中法兰外轮廓的尺寸偏差小于±0.5 mm,满足焊接装车要求。该研究表明,辊冲成形工艺可以在室温下成形超高强钢车身变截面梁类零件,有助于推动其在超高强钢市场的应用。
• Select
  工件厚度不均匀性对辊弯成形曲率半径的影响

  郑子君, 陶裕梅

  锻压技术. 2022, 47(9): 58-65. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.010

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  受制造工艺的影响,原始工件的厚度不均匀,这会对辊弯产品的形状产生影响。通过建立基于欧拉网格的有限元模型,对工件局部厚度具有正态分布的误差时的三辊辊弯过程进行了蒙特卡洛模拟。与传统的基于拉格朗日网格的有限元模型相比,辊弯模拟方案可以明显减小网格规模并简化接触处理,得到了辊弯成形曲率半径的统计规律,并利用3D打印进行了料厚不均匀性与辊弯曲率半径关系的实验。结果表明:随着料厚不均匀性的增大,产品的局部半径分布更广,宏观上观察到的产品半径将减小,实验结果也证实了这一点;对于给定的目标产品形状,辊轮间距和名义厚度越小,辊弯成形受到料厚不均匀性的影响就越大。
• Select
  大型柴油发动机油底壳预成形工艺设计及优化

  岳峰丽, 张鑫, 陈大勇, 徐勇, 宋鸿武, 马彦, 张士宏, 李经明, 李永辉

  锻压技术. 2022, 47(9): 66-74. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.011

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  由于新型大容量柴油发动机油底壳具有薄壁、大尺寸和非对称深腔的外观特征,传统的油底壳成形工艺已不适用。采用充液拉深成形工艺来成形最终胀形所用的坯料,工艺分为两步,先局部拉深,再整体拉深。借助有限元模拟软件建立计算模型,结合响应面法和正交试验法,探究凹模圆角半径、板/凸模间摩擦因数、板/凹模间摩擦因数、压边力和液压力等关键工艺参数对油底壳充液拉深的影响,并以最大减薄率和最大增厚率作为优化目标,得到最佳工艺参数组合。对最佳工艺参数组合进行试验验证,最终成功制成符合质量要求的新型龙门口式预成形件,最大减薄率与模拟结果基本吻合,验证了工艺方案的正确性和模拟仿真的可靠性。
• Select
  基于正交试验的储罐封头成形数值模拟及工艺参数优化

  舒致航, 黄本生, 李天宁, 刘俊琦, 郑建能

  锻压技术. 2022, 47(9): 75-82. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.012

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了探究储罐封头冲压成形的最优工艺参数组合,提高效率、节约时间,使用Dynaform有限元软件进行数值模拟。选取冲压速度、压边力和摩擦因数3个因素作为优化变量,以封头最大减薄率、最大增厚率和最大回弹量为成形指标,设计正交试验方案,通过极差分析和方差分析,确定最优工艺参数组合,即冲压速度为4000 mm·s^-1、压边力为590 kN和摩擦因数为0.08。最后,根据最优工艺参数组合进行实际生产试验,将封头端口椭圆度作为验证标准。结果表明,模拟结果与实际生产结果一致,并且封头的最终成形质量符合要求。
• Select
  机头锥蒙皮数控拉形过程全流程有限元仿真及回弹预测

  张贺刚, 王志成, 王晓臣, 杜建宁, 彭皓云, 朱丽, 李小强, 阳晓军

  锻压技术. 2022, 47(9): 83-89. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.013

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了提高新一代飞机的气动性能,对表面外形精度的要求显著提高,因此,必须控制蒙皮拉形后的零件回弹。基于自主开发的国产蒙皮拉形仿真软件AISF,对机头锥蒙皮数控拉伸成形、切边、回弹全过程进行了有限元仿真。对VTL1000数控蒙皮拉形机的关键运动机构进行了测量,建立了考虑机床实际运动的蒙皮拉形有限元仿真模型。将实际零件数控拉形代码直接输入有限元仿真模型,保证仿真边界条件与试验完全一致。考虑实际生产条件,建立了拉形—回弹—切边—压紧仿真模型,实现了回弹的仿真预测。根据优化后的数控拉形代码,成形出了实际零件并进行了数字化检测,发现回弹预测与实际基本吻合,验证了有限元仿真模型的准确性。
• Select
  基于金属板料单点数控渐进成形方法的无底面鼓包优化轨迹

  吴坚, 曾旭成, 吴瀚宇

  锻压技术. 2022, 47(9): 90-98. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.014

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究提高平底类零件数控渐进成形的成形精度、表面质量和成形效率的最优路径,以圆台模型为研究对象,采用了4种成形路径进行对比试验,分别为等高线路径、每层从内到外路径、等高线+底面从内到外路径和等高线+底面多层从内到外路径,并对底面多层路径的最底层设置了3种不同的步距。结果表明:等高线+底面从内到外路径造成零件底面出现锥面下沉的现象;每层从内到外路径与等高线+底面多层从内到外路径既能消除底面鼓包,又能避免底面下沉的现象。底面多层路径的最底层步距设为0.2 mm时,零件底面最大误差为0.16 mm。以底面多层从内到外路径代替每层从内到外路径可使成形时间显著缩短。减小底面多层路径最底层的步距,既能提高零件底面的表面质量,又能提高零件的几何精度。
• Select
  5052铝合金薄型封板冲压缺陷仿真分析

  吕志敏, 江豪

  锻压技术. 2022, 47(9): 99-104,181. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.015

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对某5052铝合金薄型封板开裂严重、报废率高的问题,基于计算机模拟技术,对其冲压成形过程进行了数值仿真。首先,通过单向拉伸试验获得了5052铝合金的力学性能参数及应力-应变曲线,并在Deform软件中建立了冲压材料模型。其次,通过建立冲压仿真模型,结合田口试验设计,研究了冲压速度、摩擦因数、压边力以及入模圆角半径等冲压参数对薄型封板成形质量的影响,并采用线性加权法建立了关于最大减薄率与最大增厚率的评价函数模型,利用望小特性模型对冲压参数进行了寻优。优化结果表明,封板的最大减薄率及最大增厚率得到了明显改善,降低了开裂和起皱的风险,并通过冲压试验进行了验证,原工艺下出现的开裂缺陷得到消除,封板质量达到设计需求。
管材成形
• Select
  不锈钢连续多弯导管数控弯曲成形数值仿真与工艺优化

  杨睿萌, 岳韬, 林磊, 李力, 陈勇, 郑森木

  锻压技术. 2022, 47(9): 105-111. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.016

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对0Cr18Ni9不锈钢连续多弯导管在实际生产中成形质量差、尺寸精度低的问题,采用数控弯曲成形数值仿真的方法优化工艺参数,提高产品的成形质量。基于有限元仿真平台,建立管材数控弯曲成形、抽芯及回弹的三维有限元模型,并通过仿真与试验结果的对比验证模型的准确性。由于连续多弯导管由多个弯曲段组成,首先研究各个弯头成形过程中的关键工艺参数对成形结果的影响,对工艺参数组合进行优化,基于此进行连续多弯导管成形仿真。结果表明:简单采用各个单弯管件的最优工艺参数的组合进行连续多弯导管的成形并不能得到合格的管件,通过调整前后两次弯制的弯曲角度组合,补偿两个弯头之间的应力干涉对成形精度的影响,获得了成形质量满足要求的合格产品。
• Select
  某轿车底盘车架弯管弯制过程的起皱缺陷分析与优化

  胡晓, 尹晶晶, 汪创伟, 王飞龙

  锻压技术. 2022, 47(9): 112-117. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.017

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对某轿车底盘车架弯管弯制过程出现的起皱问题,基于Autoform软件SIGMA模块分析了材料参数对起皱缺陷的影响,确定了材料方面对起皱缺陷影响比较敏感的参数,进而指导材料改进。主要分析了S355MC钢酸洗板材料的屈服强度、抗拉强度、r₉₀和摩擦因数对起皱缺陷的影响。仿真结果显示:屈服强度和抗拉强度对弯管起皱缺陷的影响较大,摩擦因数和r₉₀对起皱缺陷几乎没有影响,降低屈服强度和屈强比对控制起皱缺陷有利。通过加入适量的Cr和调整卷取温度等工艺措施,有效地降低了S355MC钢酸洗板材料的屈服强度和屈强比,平均屈服强度为374.1 MPa,平均屈强比在0.73以下。通过降低材料的屈服强度和屈强比,成功地解决了弯管的起皱问题。
特种成形
• Select
  基于响应面法的带交叉筋筒形零件热摆辗成形质量分析

  吴磊, 冯玮

  锻压技术. 2022, 47(9): 118-125. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.018

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了研究铝合金带交叉筋筒形零件热摆辗成形过程中交叉筋的几何参数对筋部充填不满、折叠等成形质量问题的影响规律,以交叉筋的宽度和高度为变量,采用Box-Behnke设计(BBD)方法进行了试验设计,利用有限元方法模拟了具有不同筋高和筋宽的筒形零件的热摆辗成形过程,计算了成形结束时不同筋高和筋宽时筋部的充填质量和折叠率,建立了以交叉筋的宽度和高度为设计变量,以筋部的充填质量和折叠率为目标的二次多项式响应面模型。结合响应面模型和有限元方法,得到了不同筋宽和筋高下零件的成形质量,预测了成形质量最佳时交叉筋的高度和宽度,利用有限元对预测结果进行了模拟和验证。结果表明:当高筋的高宽比小于6时,筋部的充填质量较好;随着筋宽的增加,折叠率逐渐减小;优化后零件的筋部充填完整,折叠缺陷极少,模拟结果与预测结果一致,验证了响应面模型的准确性。
• Select
  基于响应面的TA1钛合金内螺纹管芯轴结构参数优化

  黎华杰, 李旭东, 熊振, 张征浩, 黄东男

  锻压技术. 2022, 47(9): 126-134. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.019

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了得到芯轴最优的结构参数,采用响应面法以螺纹长度L、螺纹升角φ₁及芯轴迎角φ₂为设计变量,以螺纹管料头齿部的速度相对差值VRD₁与管壁的速度相对差值VRD₂及挤压成形最大载荷F为优化目标参数,建立了多响应回归模型,采用粒子群算法对已建立的多响应回归模型进行全局寻优,最终得到内螺纹管芯轴的最优参数为:螺纹长度L=11 mm、螺纹升角φ₁=30°以及芯轴迎角φ₂=96°。优化后的VRD₁减小了50.38%,VRD₂减小了44.81%,F值减小了5.10%,采用最优芯轴结构参数进行模具加工并进行挤压试验,得到了质量合格的TA1钛合金内螺纹管。结果表明,采用响应面法优化后的芯轴结构可以提高挤压过程中金属的流动性,减小模具的最大成形载荷,提高内螺纹管的成形质量。
轧制
• Select
  基于响应面法的异形截面环件轧制宏观成形缺陷的分析与优化

  马君慧, 吴运新, 龚海, 张涛, 郝铁文, 刘磊

  锻压技术. 2022, 47(9): 135-144. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.020

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  缺肉是异形截面环件在轧制过程中容易产生的成形缺陷问题,缺肉程度与异形截面环件几何参数的关联关系十分复杂。建立2219铝合金不对称异形截面环件轧制的数值模型,分析了异形截面环件槽型深度和槽型角度对环件成形质量的影响,通过分析缺肉缺陷的形成机理,提出采用优化毛坯尺寸参数的方式来抑制缺陷。基于响应面法,以槽型深度、槽型角度和毛坯角度为设计变量,以缺肉系数为设计目标,建立了表征缺肉系数的响应面模型,并对该模型进行了回归检验。结果表明,槽型深度越大、槽型角度越小,越容易产生成形缺陷。利用建立的响应面模型对目标槽型深度为45 mm、槽型角度为70°的环件的毛坯角度进行了优化,结果显示优化后的毛坯较好地抑制了缺肉缺陷。
• Select
  汽车发动机带轮的冷辗扩成形机理

  马后梁, 孙宝寿, 束学道, 袁佳耀, 徐振威

  锻压技术. 2022, 47(9): 145-151. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.021

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了实现发动机带轮冷辗扩的精确成形,基于Simufact软件建立了发动机带轮两道次冷辗扩有限元模型,分析了带轮冷辗扩成形过程的等效应力场、等效塑性应变场演变规律,阐明了其变形机理。根据带轮冷辗扩有限元模拟,进行了冷辗扩轧制实验。研究表明:带轮在两道次冷辗扩成形过程中,轧辊与带轮的接触区域为主要变形区,变形最为剧烈,其中带槽处的等效应力值和等效塑性应变值最大;适当地增加带轮第2道次冷辗扩精整阶段的时间,可有效消除环件端面的宽展缺陷;采用两道次冷辗扩工艺成形汽车发动机带轮,冷辗扩过程平稳,获得了端面宽展小、尺寸精度高的环件,验证了有限元模拟的正确性。
• Select
  汽车用310S/GH4169钢镍复合板多道次热轧界面扩散行为

  秦程, 夏源, 谭礼健, 李军, 徐小园

  锻压技术. 2022, 47(9): 152-157. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.022

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了提高车用310S/GH4169钢镍复合板的界面性能,采用热轧的方式对其进行加强。采用轧制终止取样方法分析了在轧制阶段钢镍复合板的界面组织变化,测试了靠近界面区的选择性氧化性状态。研究结果表明:GH4169镍基合金与310S不锈钢交界区存在许多链条状形态的组织,其宽度尺寸从3~10μm快速降低至1~2μm。在轧制过程中界面处形成了更少的链状氧化物,显著提升了界面的结合性能。提高轧制道次后,310S不锈钢晶粒产生了更大程度的变形,产生了大量的破碎晶粒。Ni、Fe、Cr明显扩散,达到了最长的扩散距离,超过10μm;而Mo与Mn仅发生了较短距离的扩散;逐渐提高轧制量后,Fe、Cr、Ni扩散到了更深的部位。在轧制界面主要生成Mn氧化物,氧化物会对元素扩散造成限制,造成结合强度减小。
• Select
  卷取温度对CSP铁素体轧制低碳钢组织性能的影响

  王承剑, 胡学文, 彭欢, 吴志文, 余宣洵

  锻压技术. 2022, 47(9): 158-162. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.023

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用不同卷取温度的CSP铁素体轧制工艺生产低碳钢,通过显微组织、微观析出物、位错密度及性能测试研究了卷取温度对CSP铁素体轧制低碳钢组织和性能的影响。研究结果表明:试样组织均由较粗的铁素体+少量珠光体组成,析出物为Al、Ti、Si的氧化物或氮化物,部分还与MnS复合;卷取温度由700℃下降至620℃时,屈服强度和抗拉强度分别增加了31.6和25.9 MPa,硬度波动范围由12 HRB上升至25 HRB。提高卷取温度可以促进铁素体晶粒均匀化长大、降低位错密度,能够有效降低强度并提高性能的均匀性。
• Select
  风电塔筒用纵筋板轧制的有限元模拟与实验

  曹菡, 鲁仰辉, 李高盛

  锻压技术. 2022, 47(9): 163-167. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.024

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  风电塔筒在风电机组经济性评价中具有重要地位,为研究一体成形纵筋板的轧制工艺,采用有限元方法进行了模拟计算,分析了轧制工艺参数、孔型参数等各种因素对筋高的影响规律;开展了小规格纵筋板轧制实验,获得了一批筋高大于2 mm、基板厚度为3 mm、宽度为200 mm、长度为700 mm的纵筋板。研究表明,在一定条件下加大压下率是提高筋高的有效途径;加热温度过高、保温时间过长会加重烧损,所增加的氧化铁皮会减小摩擦因数,不利于咬入,也不利于成筋。实验所得结果与有限元仿真结果吻合较好,可为加筋塔筒的应用提供理论依据。
装备与成套技术
• Select
  铝合金板材热冲压成形装备的合理性探讨

  高景洲, 赵升吨, 杜威, 蒋飞, 郑臻皓

  锻压技术. 2022, 47(9): 168-173. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.025

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对可热处理铝合金板材的热成形工艺窗口窄,以及固溶处理、专用模具及其成形装备等方面的诸多问题,通过对高强度钢板热冲压成形技术的借鉴和对比,并结合铝合金热冲压成形的塑性成形性能,从铝合金材料与成形工艺、热冲压生产线及主要冲压装备等方面,对铝合金热冲压成形技术进行了合理性探讨,提出目前铝合金热冲压成形技术所存在的问题及其所需专用热冲压模具的核心技术要求。此外,对国内外热冲压成形装备的发展状况进行了讨论和分析,并列举了其主要代表机型。通过对铝合金板材热冲压成形工艺和装备的合理性探讨,提出了铝合金热冲压技术的发展趋势,有助于该技术在我国的推广和应用。
• Select
  基于EEMD-LSTM的冷连轧机振动预测研究

  张瑞成, 曹志新

  锻压技术. 2022, 47(9): 174-181. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.026

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对冷连轧机振动具有非线性、非平稳,以及与当前和历史状态息息相关的特点,提出了基于集合经验模态分解(EEMD)-长短时记忆循环神经网络(LSTM)的轧机振动预测模型。采用EEMD方法将轧机振动加速度分解为若干个频率单一、相对平稳的IMF模态分量和残差分量,有效地降低了振动加速度信号的复杂性;采用具有记忆单元的LSTM网络建立轧机振动预测模型,并通过引入历史振动信息显著提高了轧机振动的预测精度。仿真结果表明,EEMD-LSTM模型较LSTM模型的预测精度提高了11%,对轧机振动有很好的预测效果,并分析了各工艺参数与轧机振动之间的定量关系,为快速抑制轧机振动、优化轧制规程提供了参考。
• Select
  数控螺旋压力机用多工位自动喷墨装置结构设计与有限元分析

  吕宗洋, 赵至友, 赵国勇, 朱元刚, 陈伟

  锻压技术. 2022, 47(9): 182-187. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.027

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  模具喷涂石墨脱模剂润滑在锻造生产过程中起着关键作用,在多工位数控螺旋压力机自动化生产线中,人工喷涂石墨脱模剂的方式往往会造成喷涂不均匀、喷涂效果差,影响工件脱模,降低生产效率,使锻造自动化生产线运行不畅。结合锻造工艺,设计了一种数控螺旋压力机用多工位自动喷墨装置,由石墨供给和石墨喷涂两部分组成,利用气压传动和PLC控制技术对其进行传动与控制。对该装置进行调试验证并对石墨喷涂部件中的主要受力件万向轮滚轮架进行有限元分析。验证结果证明,该装置能够实现喷墨量与喷墨位置可控,喷墨均匀一致,且结构简单、成本低,可在多工位数控螺旋压力机自动化生产线上进行推广。
模具
• Select
  汽车前轴成形模具磨损行为的实验与数值模拟研究

  杨子帅, 吴博雅, 李奇颖, 黎军顽

  锻压技术. 2022, 47(9): 188-195. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.028

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了提高模具的耐磨性和服役寿命,并为模具选材优化提供参考,研究了5CrNiMo、AISI H13和SDDM这3种热锻模具钢的高温磨损特性,分析其潜在的磨损失效机理。基于高温摩擦磨损实验,建立Archard磨损模型,采用有限元方法研究了模具预热温度、锻造速率和模具材料等关键因素对汽车前轴辊锻模具磨损的影响。结果表明:300~500℃时SDDM钢主要发生磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损;相对于5CrNiMo钢和AISI H13钢,在相同条件下SDDM钢的磨损失重和磨损率最小,具有最佳的高温耐磨性。当模具选材为SDDM钢、预热温度为150℃、锻造速率为15 r·min^-1时,模具磨损水平最低,最大磨损深度由5.7×10^-5 mm下降至2.93×10^-5 mm,磨损幅度降低约48.6%。
• Select
  大型贮箱壁板蠕变时效成形高效均匀传热模具结构优化

  王建光, 龚集响, 李晓凯, 胡蓝, 张松, 王孜力, 杨有良, 徐凌志, 湛利华

  锻压技术. 2022, 47(9): 196-202. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.029

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  模具型面的高效均匀升温对贮箱壁板蠕变时效成形效率及成形精度具有重要的影响。以贮箱壁板框架式模具为例,基于Fluent软件对壁板模具蠕变时效成形过程中的温度场进行仿真模拟。根据模具温度场数据及强度校核结果,对模具进行结构优化以提高模具型面升温的高效性及均匀性。结果表明:模具结构优化前,模具温度场呈现阶梯状分布,型面位置最大温差为25℃,存在最慢升温区域(SHA),模具质量为2414.5 kg;模具结构优化后,在等效应力及整体变形处于安全范围的条件下,模具升温速率显著提高,型面位置最大温差降为15℃,降低了40%,温度分布更加均匀,最慢升温区域消失,同时模具质量减少了17%。研究工作为蠕变时效成形高效均匀传热模具的优化设计提供了理论支撑。
加热与热处理
• Select
  3D-SPD制备45钢棒材的热处理工艺

  王航舵, 庞玉华, 孙琦, 刘东, 张喆

  锻压技术. 2022, 47(9): 203-210. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.030

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对单道次剧烈压扭复合3D-SPD轧制获得的45钢Φ25 mm超细晶棒材的塑性发生下降的问题,采用退火、回火、正火及亚温淬火4种热处理方式处理,研究了不同热处理方式对棒材组织及力学性能的影响规律。研究结果表明:回火和退火处理后渗碳体均发生了分布均匀的球化,颗粒尺寸随着温度升高而增大,颗粒尺寸可细化至400 nm;正火处理后,珠光体团的尺寸和片层渗碳体的间距随着温度升高逐渐增大;亚温淬火处理后获得了弥散分布的岛状马氏体组织,马氏体的体积分数随着保温时间的延长逐渐增加。退火、回火以及正火后,材料的塑性均得到了明显的改善,其中,在600℃回火后,材料的抗拉强度和伸长率为785 MPa和23.9%,塑性提高约38%,具有最优的强度和塑性匹配效果。
• Select
  局部锻造和形变热处理工艺对高锰钢辙叉组织及力学性能的影响

  汤铁兵

  锻压技术. 2022, 47(9): 211-217. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.031

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  利用铸造技术将高锰钢辙叉在服役过程中最易发生失效位置处的心轨和翼轨加高30 mm,并通过高温形变热处理工艺对辙叉加高区域进行压下变形,使其与未加高区域平齐。随后对高锰钢辙叉分别进行立即水韧、回炉于1100℃保温7 min后水韧和回炉于1100℃保温25 min后水韧3种不同的工艺处理。对3种不同状态的辙叉的变形区和未变形区组织进行观察,并对其相应力学性能进行测试,结果表明:经局部锻造和形变热处理后的辙叉的变形区的组织明显细化,且力学性能显著提高。在研究的3种变形状态的高锰钢辙叉中,变形后回炉于1100℃保温7 min后水韧的辙叉的变形区顶部性能的提高幅度最明显,其抗拉强度达到986 MPa,伸长率达到51.1%,较辙叉的未变形区域分别提高了34.1%和46.8%。
材料与成形性能
• Select
  不同B含量下钴基合金激光熔覆层组织与性能特征

  张志彬, 舒凤远, 王慧鹏, 朱鹏华

  锻压技术. 2022, 47(9): 218-223. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.032

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了提高H13模具钢的表面性能,在其表面激光熔覆一层Co基合金粉,分析了熔覆层的微观组织结构和力学性能。结果表明:熔覆层组织主要由Cr₂Ni₃、Fe₂B、γ-Co和Co₃B等成分构成,随着B含量的升高,Fe、Cr、Co元素的晶化相减少,B化合物增多;从熔覆层底部至顶部,B化合物增多。合金粉末中B含量为7%和19%的试样的熔覆层表面具有优良的耐磨性,在相同磨损条件下,磨损率低,磨损类型主要为磨粒磨损。B含量为11%和15%的试样的熔覆层磨损严重,磨损类型主要为粘着磨损+剥落磨损+氧化磨损,熔覆层出现大量气孔,使得耐磨性能降低,摩擦因数增大,磨损失重增大。B含量为19%时,熔覆层具有大量裂纹。综合考虑,B含量为7%时,熔覆层的组织与性能最佳。
• Select
  高速冲击载荷下Ti6242钛合金的绝热剪切行为及裂纹扩展机理

  彭德平, 刘筱, 贺丹丹, 万步炎, 陈阳, 刘文辉

  锻压技术. 2022, 47(9): 224-229. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.033

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了研究Ti6242钛合金在不同冲击载荷下的绝热剪切行为和裂纹扩展机理,采用分离式Hopkinson Bar技术,在室温下对其进行冲击平均应变速率为3069~11337 s^-1的冲击试验,使用光学显微镜对其微观组织中的绝热剪切行为进行分析,并建立了裂纹形核及扩展模型。结果表明:Ti6242钛合金的抗冲击强度对冲击平均应变速率不敏感,塑性随着冲击平均应变速率的增加呈现增加趋势;绝热剪切带的数量随着冲击平均应变速率的增加而增加,片层状分布的α/β相会阻碍绝热剪切带的扩展,导致绝热剪切带出现分叉现象;高速冲击载荷下,孔洞在绝热剪切带内形核、长大、合并,最终形成微裂纹,微裂纹通过与前端孔洞合并继续扩展而形成宏观裂纹,导致材料断裂失效。
• Select
  17Cr2Ni2MoVNb和20Cr2Ni4A齿轮钢的热变形行为

  董明振, 闫永明, 欧阳雪枚, 袁伍丰, 阳仁奇, 杨少朋

  锻压技术. 2022, 47(9): 230-237. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.034

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  利用Gleeble-3800热模拟试验机,研究了17Cr2Ni2MoVNb和20Cr2Ni4A齿轮钢的热变形行为。利用加工硬化曲线,计算了两种齿轮钢的热变形激活能,构建了本构方程。结果表明:两种齿轮钢在低应变速率下,均表现出明显的动态再结晶;而在高应变速率下,20Cr2Ni4A钢在1000℃时表现为动态回复,而17Cr2Ni2MoVNb钢在1000~1150℃时均表现为动态回复。在相同变形条件下,17Cr2Ni2MoVNb钢的峰值应力和临界应力均高于20Cr2Ni4A钢;20Cr2Ni4A钢和17Cr2Ni2MoVNb钢的热变形激活能分别为324和374 kJ·mol^-1。两种齿轮钢之间的应力特征值和热变形激活能之间的差异主要是由于Ni、Mo和Nb元素的含量差异对动态再结晶有不同程度的影响而导致的。在低应变速率下,两种齿轮钢可选的变形温度相同;在高应变速率下,17Cr2Ni2MoVNb钢的加工温度选择可高于20Cr2Ni4A钢的加工温度100℃以上的温度。
• Select
  高层建筑用低Mo耐火钢的开发与性能研究

  耿城, 马尤苏夫, 董瑞华

  锻压技术. 2022, 47(9): 238-244. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.035

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了提升低Mo耐火钢的综合性能,研究了合金化元素含量和冷却方式对低Mo耐火钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:所开发的低Mo型M2耐火钢以及低Mo+低(Nb+V+Ti)型X1-H和X2-H耐火钢具有较高的强塑性、低屈强比以及良好的耐火性能(600℃下屈服强度与室温屈服强度的比值大于2/3);空冷态耐火钢的组织为铁素体+珠光体+少量贝氏体,水冷态耐火钢的组织为贝氏体+铁素体;空冷态M1、M2和X1钢的贝氏体的体积分数小于水冷态X1-H和X2-H钢,而空冷态耐火钢的铁素体的晶粒尺寸明显高于水冷态耐火钢。微量(Nb+V+Ti)的添加可以起到第二相强化和贝氏体相变强化作用,可以有效弥补Mo对耐火钢的高温强化作用。最终确定终轧温度为885℃、冷却方式为水冷的X2-H钢具有最佳的综合性能。
• Select
  应变对车用挤压态Mg-4Zn-1.2Y合金原位拉伸组织演变的影响

  杨敬江, 张明, 李刚

  锻压技术. 2022, 47(9): 245-249. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.036

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  综合运用原位电子背散射衍射和微拉伸测试方法,对车轻量化用Mg-4Zn-1.2Y合金进行了测试,并分析了应变对合金原位拉伸组织演变的影响。研究结果表明:原位拉伸测试得到的试样的拉伸强度达到218 MPa,伸长率为25.3%,在应变为26%时,试样断裂。随着拉伸应变程度的增加,合金产生了更多裂纹,裂纹尺寸也增加。拉伸过程中产生的孪晶可以对晶粒变形发挥一定的协调作用,从而消除应力集中的现象,避免晶体组织开裂。初始拉伸试样的晶粒取向角在0°~50°范围内时,晶粒取向角的数量分布表现为接近正态分布的特征,晶粒取向角主要位于20°~30°之间;应变达到20%时,20°~30°之间的取向角占比已经超过10%。15%原位拉伸应变下,Mg-4Zn-1.2Y合金产生的孪生对晶粒取向起到良好的调节作用。
• Select
  镁锂合金多向压缩的组织演变及力学性能

  朱嵩琦, 张金龙, 沈辉, 张祺铭, 徐强, 杨洪召, 郭沁

  锻压技术. 2022, 47(9): 250-255. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2022.09.037

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  利用OM、SEM和XRD表征了室温多向压缩镁锂合金的显微组织,分析了多向压缩变形过程中的组织演变及力学性能变化。结果表明:镁锂合金由α-Mg、β-Li、纤维状Mg₁₇Al₁₂、颗粒状MgLiAl₂和球形AlLi这5相组成。压缩时β-Li相首先产生滑移并形成位错塞积,晶界被突破后逐渐消失,累计应变的增长触发α-Mg相滑移面开动,α-Mg相和β-Li相在相界面处不断融合,甚至融为一体。Mg₁₇Al₁₂相被分割为短纤维或小颗粒,MgLiAl₂相逐渐失去平直排列,最终均匀分布在β-Li相内部。硬度随着变形程度的增大而升高,初期和后期比较显著,中间阶段较为平缓,累积应变达到15.8时,硬度提升了19.8%。镁锂合金形变强化的同时其伸长率也大幅提高,累积应变为6.22时,合金的抗拉强度提高了35%,伸长率提高了82%。