2023年, 第48卷, 第6期　
刊出日期：2023-06-25

  

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锻造
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  液压打桩锤Φ6.5m砧铁锻件近净成形技术分析与应用

  孙统辉, 师洪强, 张鹏豪, 张彦娟

  锻压技术. 2023, 48(6): 1-9. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.001

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  Φ6.5 m砧铁属于特大型异形锻件,在液压打桩锤工作过程中需承受强烈振动和交变载荷,针对其采用传统自由锻工艺制造时存在的原材料损耗严重、三向性能差异大等问题,提出了Φ6.5 m砧铁锻件近净成形技术,总体工艺方案为自由锻制坯+胎膜锻成形。采用Forge锻造有限元仿真软件,对Φ6.5 m砧铁锻件的充型过程进行仿真,通过对载荷-行程曲线、充型效果、等效应变的点追踪、金属流动情况、应力状态、等效应变和动态再结晶的分析,优化了成形关键工艺参数及方法,经生产验证,与传统自由锻工艺相比,锻件减重63770 kg,单件节约钢锭126000 kg,解决了充型锻造压力超出设备极限载荷、锻件纤维组织流线不连续等问题,实现了Φ6.5 m砧铁锻件的近净成形。
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  汽车空心齿轮轴闭塞式锻造工艺仿真与优化

  霍天枢, 潘鸣宇

  锻压技术. 2023, 48(6): 10-16. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.002

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  为了改善汽车空心齿轮轴的成形质量和尺寸精度、提高生产效率、控制成本,提出采用闭塞式锻造工艺成形该齿轮轴。通过有限元分析方法,对锻造成形过程进行了仿真计算,通过材料流动分析选定了合适的锻模结构方案,即4冲头结构方案,并在此基础上对各冲头的运动方式进行了研究,以各模具承受的载荷、表面温度和成形后零件的质量为研究对象,对工艺方案进行了优化。结果显示:当冲头的运动方式为方案B时,能够有效地降低空心齿轮轴产生裂纹的概率,提高成形质量,同时所需的最小合模力最小,模具表面温升最不明显,有利于延长模具寿命。最后,完成了空心齿轮轴锻件的试制,所得锻件充型完整,斜齿质量好,其结构尺寸达到了设计要求。
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  锻造铝合金控制臂弯曲工艺分析与优化

  陈钰金, 邵长斌, 李思奇, 李杰, 袁红霞, 白鹭, 王腾, 石一磬

  锻压技术. 2023, 48(6): 17-21. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.003

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  为研究弯曲工艺对某型铝合金控制臂的成形质量和显微组织的影响,采用Deform-3D软件对该铝合金控制臂的锻造过程进行数值模拟,优化了弯曲模具型腔的设计。结果表明:在相同的工艺参数条件下,弯曲模具型腔的弯曲角度和形状会影响金属的流动和变形量,不合理的设计会导致异常再结晶的发生,从而影响轮廓粗晶的宽度。弯曲模具型腔的弯曲角度和形状优化后,预锻时坯料的变形更加均匀,有效地降低了变形和摩擦引起的温升,轮廓粗晶厚度得到控制,该锻造铝合金控制臂在截面A-A处的轮廓粗晶厚度由6 mm降至2 mm。
板料成形
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  电机端盖HC260高强钢冲压工艺优化

  张勋, 李国林, 柳玉起, 林滔, 张镇

  锻压技术. 2023, 48(6): 22-28. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.004

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  为了将电机端盖用材料由厚度为1.0 mm的DC54热镀锌材替换为厚度为0.8 mm的HC260高强钢,提出了一种新的冲压工艺方案。首先,通过FASTAMP模拟和实验对常用的3工序成形工艺方案进行验证,结果显示,产品在中心反拉凸包位置发生严重破裂。其次,通过冲压成形理论分析了破裂原因并制定了新的冲压工艺方案,即在OP10拉深工序前增加OP05预拉深工序,并增大OP10拉深的工序的凸凹模间隙,使中心反拉区域断面线长增大,使其与产品型面的比值>0.9,确保在后续成形中反拉区域有足够的材料。再次采用FASTAMP冲压成形全工序数值模拟方法对新的4工序成形工艺方案进行验证,结果显示,新的4工序成形工艺方案解决了零件的破裂问题,最大减薄率为27%。最后,根据新的4工序成形工艺方案制作了新模具并进行了试模验证,现场1次试模成功,证明了FASTAMP软件全工序数值模拟的有效性与准确性。
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  基于不同界面摩擦的铝合金拼焊覆层板胀形性能

  王璋, 高铁军, 王凯锋, 张佳彬

  锻压技术. 2023, 48(6): 29-34. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.005

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  针对拼焊覆层板的成形质量和极限变形能力差的问题,借助覆板对拼焊板的法向压力,并结合拼焊板材料的力学性能,提出了通过改变拼焊板各区域与覆板界面摩擦的方法,来影响拼焊板各区域的变形规律。以拼焊覆层板胀形过程为研究对象,通过理论分析、有限元仿真和实验验证相结合的方法,得到了不同界面摩擦对铝合金拼焊覆层板胀形性能的影响规律。结果表明:在拼焊板强度较大一侧增大与覆板的界面摩擦因数,并在拼焊板强度较小一侧减小与覆板的界面摩擦因数,可以有效地提高拼焊板的变形均匀性、成形质量和极限变形能力,从而为拼焊覆层板成形工艺参数的优化提供依据。
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  铝钛异种板材超声无铆接头力学行为及失效机理

  王世成, 李激光, 赵伦, 郭子鑫, 霍小乐, 梁召峰, 周光平, Md Shafiqul Islam

  锻压技术. 2023, 48(6): 35-41,90. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.006

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  为提升无铆接头的静力学性能,采用了一种超声金属焊与无铆连接复合工艺。以5A06铝合金与TA1钛合金为基板,采用无铆连接工艺实现铝钛异种板材的连接并进行超声焊处理,通过拉伸-剪切实验和微观组织观察,探究了超声焊对异种板材无铆接头力学性能的影响。结果表明:超声焊可提升无铆接头的成形质量和静力学性能,尤其铝板为上板时。超声无铆复合工艺强化的根本机制是接头内部存在固相焊,从而使受力形式发生改变,从接头颈部受力变为先焊合区受力。超声焊处理提升了铝合金板的塑性,而钛合金板无明显变化。
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  基于ABAQUS的层状金属复合板弯曲性能及试验

  李静, 樊瑜瑾, 陈丽, 郑淮河, 吴家喜, 贺存政

  锻压技术. 2023, 48(6): 42-49. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.007

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  通过ABAQUS有限元仿真软件对复合板弯曲成形过程进行仿真模拟,对比分析了不锈钢/铝合金/不锈钢层状金属复合板和单层金属板的弯曲性能,并采用双线性内聚力模型对界面分层损伤进行了研究。结果表明:不锈钢/铝合金/不锈钢层状金属复合板的弯曲性能具有复杂性,在弯曲成形中每层金属板所受应力不同,应力主要集中在弯曲中心部位,其中,430不锈钢板承受应力最大,其次为304不锈钢板,3003铝合金板承受应力最小;分层损伤的研究发现,每两层金属板之间均出现了分层损伤现象,并且304不锈钢板与3003铝合金板层间的分层损伤比430不锈钢板与3003铝合金板层间的分层损伤更为严重,并通过试验验证了仿真结果的可靠性。
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  基于Dynaform的新能源地库车顶盖冲压拉深内、外拉延筋间距的数字化设计技术

  鲜小红, 杨柳, 刘欢, 陈英

  锻压技术. 2023, 48(6): 50-60. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.008

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  采用非线性有限元软件Dynaform,在相同的冲压工艺条件下,对不同内、外拉延筋间距时新能源地库车D6176顶盖的冲压拉深过程进行了数值模拟,并通过对成形极限图、厚薄变化云图、“光斑”大小及分布的研究,最终确定该地库车顶盖冲压拉深的内、外拉延筋间距的合理范围为20～40 mm,其中40 mm为相对最优间距,并通过了生产验证。同时研究发现,在内、外拉延筋间距为20～30 mm时,“光斑”随间距的增大而增多;内、外拉延筋间距为30～40 mm时,“光斑”随间距的增大而减少。在20～40 mm范围内,最大“斑点”随内、外拉延筋间距的增大呈下降趋势,且在20～30 mm范围内下降速率较大,在30～40mm范围内下降速率较小。
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  基于Autoform的机罩内板稳健性工艺优化与回弹补偿

  冉奥阳, 龚熙, 王大鹏, 蒋磊, 谢玉庭, 陈俊伟

  锻压技术. 2023, 48(6): 61-68. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.009

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  为了改善车身覆盖件稳健性差和回弹不良等问题,以某车型机罩内板为研究对象,结合产品特点采用CAD/CAE协同手段设计了精细化3D模面,并通过Autoform成形及回弹仿真对冲压工艺方案进行评价。首先,以回弹量为目标函数,以减薄率为约束条件,以压边力为可控设计变量进行了均分单因素试验,并对不可控噪音因素进行了稳健性评价。最后,对稳健性工艺优化结果采用节点位移和几何补偿结合的方法进行了回弹补偿,通过数字孪生对比了实物扫描和虚拟仿真的差异。结果表明:稳健性工艺优化及回弹补偿相结合的方式具备良好的可靠性和准确性,首轮样件精度达到95.2%,与仿真结果的一致性可达到94.9%,有效地减少了试模次数和时间。
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  压缩机壳体拉深凸耳和缺料的影响因素及控制

  胡开广, 杨业, 黄旭, 武巧玲, 郑学斌, 郑春海

  锻压技术. 2023, 48(6): 69-75. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.010

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  针对压缩机壳体用酸洗板SPHC低碳铝镇静钢在冲压过程中的拉深凸耳及其导致的缺料问题,首先,根据仿真建模和拉深凸耳的产生原因,分析了压边力、摩擦因数、坯料形状、模具间隙、板料厚度和各向异性因素对凸耳的影响,结果显示,坯料形状和各向异性是造成压缩机壳体拉深凸耳的主要因素。然后,通过变换不同的r₀、r₄₅和r₉₀值,发现当dr_max<0.45时,可有效改善压缩机壳体由于拉深凸耳所导致的最终成形边缺料问题,且dr_max越大,缺料问题越明显。最后,通过轧制工艺优化改善了钢卷边部与中部的均匀性,使拉深凸耳得到了有效控制,并针对拉深缺料问题提出了两种坯料优化方案,并给出了两种方案的缺料尺寸与补料尺寸的关系。该研究可为解决压缩机壳体拉深凸耳和缺料问题提供有效的参考依据。
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  汽车尾门内外板合模工艺研究与应用

  何宁, 曹彪, 马春华

  锻压技术. 2023, 48(6): 76-83. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.011

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  根据汽车尾门内外板的零件尺寸及结构特点,分析了尾门内外板零件的冲压方向、零件工艺性和各工序设计重点内容,并采用Autoform软件进行了有限元仿真,确定了合模工艺的可行性。通过对比尾门内外板合模的优点及问题,分析了合模工艺的优势。针对合模模具调试过程中遇到的OP40模具开模困难问题,提出了平衡尾门内外板侧氮气弹簧压力的改善措施。结果表明:汽车尾门内外板合模工艺能有效降低模具成本、提高生产效率、节约车间运行成本和减少模具存放占地空间,且实物成形良好,无起皱、缩颈开裂等明显的质量缺陷,满足量产装车要求。
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  不同分散角的下压点分散数控渐近成形轨迹生成

  李彩云, 冯辉, 郭国彬, 黄松, 申俊

  锻压技术. 2023, 48(6): 84-90. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.012

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  针对采取下压点分散轨迹对板材进行加工时下压点分散角度不明确的问题,分析了在分散角分别为2°、5°和10°时下压点分散轨迹成形的板材质量,并采用有限元分析软件ANSYS和后处理软件LS-PrePost对该条件下的板材成形过程进行了分析。结果表明:在2°、5°和10°分散角的下压点分散轨迹下成形的板材,其最小厚度值大致相等,且板材的最小厚度均位于最底层的成形区;分散角为2°的下压点分散轨迹下成形板材的表面质量最差,分散角为5°的质量次之,分散角为10°的质量最好。有限元分析和成形实验结果表明:分散角为2°时成形板材的Z向偏差最大值和平均值均最大,轮廓精度最低;分散角为5°的Z向偏差最大值和平均值均居中,轮廓精度也居中;分散角为10°的Z向偏差最大值与平均值均最小,轮廓精度最高。
挤压与拉拔
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  Cu-Ni-Si合金连续挤压短流程制造工艺

  李明亮, 林兆擎, 陈中玉, 朱璟, 刘平, 刘新宽

  锻压技术. 2023, 48(6): 91-95. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.013

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  Cu-Ni-Si合金引线框架带材的传统生产工艺流程长、成本高、材料利用率低,且产品易产生缺陷,利用连续挤压短流程制造工艺代替传统生产工艺,探究了时效温度和时效时间对Cu-Ni-Si合金连续挤压与冷轧后的导电率、硬度、抗拉强度和伸长率的影响,确定了Cu-Ni-Si合金连续挤压与冷轧后铜带的最佳时效处理工艺为400℃×30 min,并对采用该时效处理和经70%压下率轧制后的铜带进行了研究。结果表明:铜带的硬度为252 HV、导电率为23.20 MS·m^-1、抗拉强度为810 MPa、伸长率为5.3%,均达到了引线框架带材所要求的技术指标,验证了该时效处理工艺的合理性和连续挤压短流程工艺制造Cu-Ni-Si合金引线框带材的可行性。
轧制
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  皮尔格热轧工艺参数对06Cr19Ni10/Q235双金属复合管结合层及椭圆度的影响

  何宗霖, 陈建勋, 双远华, 苟毓俊, 丁小凤, 桂海莲, 黄晰萌

  锻压技术. 2023, 48(6): 96-101. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.014

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  为了提高皮尔格热轧双金属复合管的质量,提出了临界理论。针对送进量和回转角等工艺参数,对06Cr19Ni10/Q235双金属复合管皮尔格热轧工艺进行了数值模拟和实验研究,探究了送进量和回转角对双金属复合管结合层及椭圆度的影响,验证了临界理论的可靠性。结果表明:较小的回转角会使双金属复合管结合层处受力均匀,且结合层处所受应力更大。当回转角与送进量的比值接近临界值20°·mm^-1时,双金属复合管结合层夹杂物的最大尺寸小于8 μm,椭圆度为1.2 mm,成形性较好;当低于临界值20°·mm^-1时,双金属复合管结合层夹杂物的最大尺寸小于6 μm,椭圆度为1.1 mm,局部产生开裂;当高于临界值20°·mm^-1时,双金属复合管结合层夹杂物的最大尺寸达到25 μm,椭圆度为11.8 mm,会发生开裂和凸耳现象。
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  双金属环件轧制过程中的锻透研究

  张芳萍, 张案案, 成鑫尧, 王超

  锻压技术. 2023, 48(6): 102-107. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.015

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  对双金属环件轧制过程中压下量和锻透率之间的关系进行了研究,通过建立双金属环件的三维有限元模型,借助有限元分析软件ABAQUS,根据环件锻透理论计算了芯辊的最小压下量,并以此为依据对不同芯辊压下量进行数值模拟,分析了双金属环件轧制过程中塑性区的分布规律以及芯辊压下量对双金属环件锻透率的影响规律,验证了环件锻透理论可用于双金属环件轧制过程的锻透性分析。当压下率为1.0%时,双金属环件完全锻透,而经验三角形法则计算的锻透率为21%,说明经验三角形法则不能够有效地判断双金属环件轧制过程的锻透性。
特种成形
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  六边锥台薄壁件无模旋压数值模拟研究

  刘宝明, 田苗诚, 贾震, 韩志仁, 宫雪

  锻压技术. 2023, 48(6): 108-114. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.016

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  针对无模旋压研究中的重点与难点——非对称与非圆截面无模旋压成形精度问题,以六边锥台薄壁件为研究对象,采用无模空旋的加工方式成形,根据所求成形件的几何关系,研究了六边锥台形状旋轮的径向和轴向运行规律,并推导了旋轮路径轨迹公式,使用ABAQUS软件对该成形过程进行仿真模拟,分析其等效应力、等效应变和壁厚的分布规律。在此基础上,采用PS-CNCSXY600-5型数控旋压机开展非圆截面旋压成形实验,获取了与模型相一致的六边锥台形薄壁件,验证了六边锥台形无模旋压的数值模拟结果的可靠性以及工艺的可行性,为后续异形件无模旋压方法以及成形机理的研究提供支持,具有较高的应用价值。
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  汽车转向球销镦挤成形有限元分析与工艺

  李万虎, 张敬民

  锻压技术. 2023, 48(6): 115-123. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.017

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  采用有限元和实际物理试验相结合的方法,对汽车转向球销的近净成形工艺进行了研究。首先,根据转向球销的特点和塑性成形原理,确定了各特征的成形方式,基于材料许用变形量设计了两套五工位镦挤成形工艺方案;其次,通过压缩试验创建了40Cr钢在室温下的流动应力模型并导入了Deform-3D中,同时对两套方案分别进行了数值建模和成形仿真,并对充型效果、材料变形过程、等效应力分布、成形载荷变化情况等进行了比较,从而获得了更适合的方案;最后,根据模拟分析结论进行了转向球销的镦挤试验,结果表明:分析结果准确,成形工艺可靠,获得的转向球销充型饱满,外观较好,无明显缺陷,内部组织均匀,无折叠等问题,满足技术要求。
装备与成套技术
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  萤火虫优化BP神经网络离合器制动器故障诊断

  胡凯, 曹春平, 孙宇, 王禹

  锻压技术. 2023, 48(6): 124-129. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.018

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  为解决高速压力机离合器制动器的故障问题,提出了萤火虫优化BP神经网络故障诊断算法,可防止传统的BP神经网络算法中容易进入局部最优等问题。介绍了一般离合器制动器故障的类型和原因,并分析了萤火虫优化BP神经网络故障诊断算法的基本理论,建立了基于该算法的离合器制动器故障诊断模型。以高速压力机中的离合器制动器为研究对象,采用Matlab进行仿真验证。结果表明:萤火虫算法优化BP神经网络的故障诊断误差明显小于传统BP神经网络和遗传算法优化BP神经网络的误差,故障诊断正确率可达89.167%。
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  含侧隙的热轧机结构非对称振动

  王哲, 包家汉, 童靳于, 董亮

  锻压技术. 2023, 48(6): 130-139,155. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.019

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  针对某热轧机上/下辊系结构非对称、侧隙变化不同以及带材入口厚度波动等问题,建立了动态轧制力影响下的水平-垂直耦合非对称非线性振动模型。在固有特性和位移响应的分析基础上,研究了带材入口厚度波动幅值的变化、上/下工作辊系侧隙及摩擦力变化对轧机振动和振动非对称幅频特性的影响,发现降低轧机结构的不对称性和带材入口厚度波动、同步减小上/下工作辊系侧隙和摩擦力,以及上/下工作辊系侧隙相差3/4个周期时,有利于提高轧机的稳定性。最后,通过对轧机上/下工作辊系侧隙变化下的分岔行为的研究,发现上/下工作辊系侧隙存在变化不同步问题,使得振动系统进入非同步混沌状态,研究结果可为轧机抑振理论提供参考。
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  基于小波变换和S-G滤波的多尺度平滑预处理方法

  袁超, 张浩, 凌云汉, 孙越, 黄达力, 张南, 胡凤娇

  锻压技术. 2023, 48(6): 140-155. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.020

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  针对模锻压力机在高压、高温、高速和高振动等恶劣环境下长时间服役时,其信号存在非线性、不平稳、易被强烈背景噪声干扰等问题,提出一种基于小波变换与S-G滤波的多尺度平滑预处理方法。其中,小波变换方法对信号进行多尺度分解,有效捕捉信号的特征和动态变化,并通过调整小波基函数和S-G滤波器参数来满足多尺度信号的特性和去噪需求;逆离散小波变换用于重构信号,实现信号的完整、连续和平滑。结果表明:该方法可在多尺度水平上有效地消除噪声的同时保留有效的信息,优于传统的移动平均法、S-G滤波、小波变换强制消噪处理法和门限消噪方法。
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  基于伺服电机的辊锻机双轧辊同步控制电气系统设计

  张中琳, 朱明亮, 刘波, 郑忱

  锻压技术. 2023, 48(6): 156-161,203. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.021

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  提出了一种双轴伺服电机同步控制辊锻机双轧辊的电气系统方案,采用电子齿轮耦合技术对去飞轮和制动离合器的辊锻机进行了双轴同步运动控制系统设计。该设计取消了原有的多级传动装置,改由伺服电机通过减速机直接驱动负载,保留了机械驱动转动扭矩大等优点,同时改变了传统设备单一的工作特性,解决了气动设备不稳定、噪音大、冲击大、无法实时监控运行状态等问题,实现了精确控制辊锻机轧辊旋转速度和位置的目的,将柔性化、数字化、智能化控制技术引入机械成形设备,为后续生产线中辊锻机与机器人手臂同步协作,实现高度自动化提供了可能。实验结果表明,所设计的双轴伺服电机同步控制辊锻机双轧辊的电气系统具有较高的位置同步精度和速度同步精度。
模具
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  多孔薄壁铝型材挤压模具结构

  刘国勇, 陈泽民, 朱世安, 李新月, 朱冬梅

  锻压技术. 2023, 48(6): 162-170. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.022

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  以某汽车底板用铝型材为研究对象,针对该大型型材截面长宽尺寸差大、厚差大、多孔且薄壁的特点,基于有限元仿真软件HyperXtrude,对挤压过程中金属流动情况进行稳态数值模拟,分析模具结构对挤压成形的影响并探究型材产生缺陷的原因。以提高型材截面金属流动均匀性为目标,通过扩大引流槽、减小分流孔和调整工作带的方式进行挤压模具结构改进。挤压模具结构改进后,型材截面金属流速均方差SDV值降为2.08 mm·s^-1,型材截面温度均方差SDT值降为8.25℃,型材最大应力值降为27.4 MPa,改进后的型材截面金属流速均匀性和温度分布均匀性有了明显提升,有效地改善了型材变形和应力过大的问题。通过挤压实验证明了挤压模具结构的合理性,可为同类型的铝型材挤压成形模具设计提供参考。
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  基于低压浇注及协调施压的车轮液态模锻模具设计

  杨茜, 尹甜甜

  锻压技术. 2023, 48(6): 171-175. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.023

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  对汽车车轮的液态模锻工艺进行了分析,针对由于壁厚不均匀导致热节而造成的局部疏松、冷隔、气孔及热应力等缺陷问题,提出了一种协调施压成形方案,并说明了模具的结构特征和工艺流程,介绍了新工艺的特点和应用。通过对坯料分区施压,实现了成形时模具压下量与坯料收缩量互相匹配,提高了材料的组织均匀性;利用低压浇注系统进行定容封闭浇注,可简化工艺、优化工作环境、防止坯料氧化;通过环槽配合结构和双弹簧封堵协调机构设计,使施压零件和封堵零件兼具顶出功能,实现了制件的可靠脱模,并可降低对成形设备输出动作的要求。所制定的模具结构简单紧凑,制件材料利用率高,制件质量好,适合车轮低压铸造工艺的升级换代,具有较高的应用价值。
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  模具设计知识表示方法

  李宝清, 王运平, 曹立林, 李西宁, 叶园园

  锻压技术. 2023, 48(6): 176-184. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.024

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  设计知识有效表示是模具智能化设计的前提和基础,对提高模具设计质量和效率具有重要的作用和意义。首先,对传统知识表示方法如谓词逻辑、产生式、框架、语义网络、面向对象和基于本体表示法的基本原理以及研究现状进行了总结。然后,对比分析了不同知识表示方法的优缺点,分析了知识表示的发展趋势并介绍了知识图谱的基本概况。最后,结合知识特点,将模具知识分为3类,即事实类知识、规则类知识和实例类知识。阐述了基于知识图谱进行知识表示的基本流程,主要包括:信息抽取、知识融合和知识加工,并以凸模结构形式(部分)知识为例,完成了相关知识图谱的构建。
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  某汽车曲轴热锻模喷丸强化

  刘绍波, 李晓峰, 王亚军

  锻压技术. 2023, 48(6): 185-190. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.025

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  为延长5CrNiMo钢热锻模具的服役寿命,提出了喷丸强化工艺。首先,通过喷丸过程的仿真模型和实验验证,确定了最佳喷丸工艺参数,即钢球直径为Φ0.6 mm、喷丸速度为75 m·s^-1、覆盖率为150%,并分析了参数对残余应力分布的影响。其次,对比分析了未喷丸处理和最佳工艺参数下喷丸处理后的5CrNiMo钢试样,结果表明,喷丸处理后的试样表面硬度增加了约10%,相比于未喷丸处理试样,喷丸处理试样的摩擦因数显著降低、耐磨损性明显提高。这是由于凹痕吸附的大量石墨形成了石墨隔离层,使得金属表面直接接触面积减小。最后,将最佳喷丸工艺应用于某汽车曲轴终锻模具生产实践,结果表明,未喷丸处理的模具在服役6000件次后表面存在大量的压塌、疲劳裂纹及过量磨损,而喷丸处理后的模具表面未出现这些缺陷,寿命提高约50%。
摩擦与润滑
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  6061铝合金脉冲电流辅助热冲压下的摩擦特性

  刘镕滔, 夏建生, 赵军, 窦沙沙, 朱少华, 韩传德

  锻压技术. 2023, 48(6): 191-198. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.026

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  采用往复式摩擦试验机,研究了干摩擦条件下、不同电流密度对6061铝合金与P20模具钢的摩擦因数的影响。采用Origin软件进行数据处理,建立了不同电流密度下的变摩擦因数模型,并对变摩擦因数模型与定摩擦因数模型分别进行了有限元仿真及试验验证,比较了两种模型及试验验证下脉冲电流辅助热冲压成形后的厚度分布规律。结果表明:在电流密度为2～10 A·mm^-2内,摩擦因数随着电流密度的增加而逐渐减小;基于不同电流密度下的变摩擦因数模型,其数据拟合程度较好;仿真与试验验证结果一致,铝合金板料的最大减薄在凸模圆角处,验证了变摩擦因数模型的准确性。
节能技术
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  快速锻造液压机叠加供液节能技术

  陈柏金, 张连华, 马海军, 芦光荣

  锻压技术. 2023, 48(6): 199-203. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.027

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  根据快速锻造液压机工作过程中的能量需求特性,提出了一种新型能量供给方式,即叠加供液节能技术。采用蓄能器进行中低压储能,在液压机的一个工作循环中,直接利用低压充液罐或高位油箱为快下行程充液,在变形压力较小时利用蓄能器为加压行程提供中低压成形压力,在变形压力较大时利用增压器提供高压成形压力,这3个过程由液压及控制系统进行平稳连贯过渡。其次,对叠加供液的相关原理进行了详述,并介绍了采用叠加供液节能技术的35 MN快速锻造液压机液压工作原理。该技术已在实际生产中成功应用,且在不降低技术指标的前提下,装机功率低于目前标准机组的1/3,标准机组空载损耗的电量即能满足该机组的正常运行,节能效果明显且成本低。
材料与成形性能
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  耦合氢含量的置氢Ti65高温钛合金本构方程

  田壵, 余俊, 张浩, 王新云, 邓磊, 金俊松, 龚攀

  锻压技术. 2023, 48(6): 204-213. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.028

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  为了研究置氢处理对Ti65高温钛合金的热变形行为的影响,利用Gleeble-3500热模拟实验机,对不同氢含量的试样分别在α+β两相区和β单相区进行了高温压缩实验。结果表明:置氢与未置氢试样在两相区和单相区具有相似的流变特征,两相区和单相区变形时的主要软化机制分别为α相动态再结晶和β相动态回复,置氢促进了Ti65高温钛合金的动态再结晶软化。0.13 wt.%氢可将Ti65高温钛合金在910℃、1 s^-1变形时的变形抗力降低约104 MPa,显著改善了Ti65高温钛合金的热加工性能。基于实验结果,采用多项式拟合方法构建Arrhenius本构方程,确定各参数与氢含量之间的关系,分别在α+β两相区和β单相区建立了耦合氢含量的Ti65高温钛合金本构方程,方程的平均相对绝对误差分别为9.41%和6.68%,表明所建立的本构方程能较为准确地预测含氢Ti65高温钛合金的流动应力,为制定和优化局部置氢钛合金零件的成形工艺提供理论依据。
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  基于应变补偿的Fe-Mn-Al-C低密度钢等温压缩物理本构方程

  孙建, 程锐, 王梓, 李景辉, 黄贞益

  锻压技术. 2023, 48(6): 214-222. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.029

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  采用Gleeble-1500D热模拟实验机,对Fe-27.51Mn-8.69Al-1.12C低密度钢在变形温度为900～1100℃和应变速率为0.01～5 s^-1范围内进行热压缩实验,通过实验数据分析了该钢的流动应力曲线特征,建立了考虑应变耦合的物理本构模型,并进行了验证分析。结果表明:变形温度和应变速率等热力学条件对低密度钢的流动应力影响较为显著,高温、低应变速率更有利于低密度钢的再结晶发生;基于峰值应力的低密度钢等温压缩物理本构方程的预测精度较高,其线性拟合相关系数为0.991;基于应变补偿的低密度钢等温压缩物理本构方程能够较好地描述其在热压缩条件下的流动应力变化规律,其相关系数r为0.980,预测值与实验值的平均相对误差AARE为6.9%。
轧制
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  基于修正Johnson-Cook本构模型的2209双相不锈钢高温流变行为

  张芳萍, 成鑫尧, 曹宇, 张宏政, 王超

  锻压技术. 2023, 48(6): 223-230. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.030

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  利用Gleeble-3800热模拟实验机,对2209双相不锈钢进行了单向热压缩实验,应变速率为0.01～10 s^-1,变形温度为950～1150℃。研究了2209双相不锈钢的高温流变行为,分析了应变速率和变形温度对双相不锈钢两相关系的影响,并对2209双相不锈钢在宽应变速率和宽变形温度下的Johnson-Cook本构模型进行了修正。结果表明:变形温度与应变速率对2209双相不锈钢的流动应力有显著影响,修正后的Johnson-Cook本构模型能较为精确地预测其高温流变行为,预测值与实验值的相关度为0.99817,平均相对误差为4.026%。
材料与成形性能
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  连续应变分布Maraging250钢的动态再结晶行为

  韩顺, 尚丽梅, 厉勇, 王建国, 高茜, 王春旭

  锻压技术. 2023, 48(6): 231-237. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.031

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  通过设计高通量双锥试样,在单个热压缩试样的不同区域产生梯度应变,研究了1020～1150℃变形温度下Maraging250钢的动态再结晶(DRX)行为。采用有限元数值模拟、光学显微镜和电子背散射衍射技术,定量分析了各双锥变形试样垂直截面中心线附近的显微组织,确定了DRX的含量,建立了不同变形温度下Maraging250钢的动力学曲线。结果表明:将双锥试样热压缩后,等效应变沿垂直截面中心线呈连续对称分布,应变从边缘到心部逐渐增大至1.7,内部变形温度基本稳定在972～985℃。在热压缩过程中,Maraging250钢发生了连续应变DRX,其动力学曲线表现为典型的“S”形特征,DRX体积分数在变形中期增长速率最高,在变形初期及末期增速缓慢。随着变形温度的升高,DRX形核过程所需的应变有所降低,DRX体积分数最大增长率明显升高,但各变形温度下完全DRX所需的应变量变化较小。
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  1Cr10Co6MoVNbN航空用不锈钢的热变形行为

  白青青, 胡进, 刘庭耀, 王婀娜, 宋令玺

  锻压技术. 2023, 48(6): 238-244. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.032

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  采用Gleeble-3500热模拟实验机,研究了1Cr10Co6MoVNbN不锈钢在温度为800～1100℃、应变速率为0.01～10 s^-1下的热变形行为,得到了其应力-应变曲线,并构建了本构方程,分析了温度、应变速率和变形量对其微观组织的影响。结果表明:在热变形过程中,峰值应变会随着变形温度的降低或应变速率的增大而增大,不锈钢发生了动态再结晶,温度对动态再结晶的显微组织影响明显;在应变速率为1 s^-1时,再结晶体积分数及晶粒尺寸最小;在低应变速率下变形时,再结晶组织容易出现混晶。通过θ-σ曲线确定了其临界应力与峰值应力、临界应变与峰值应变的关系。
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  基于摩擦修正的单真空300M超高强度钢本构模型

  张海成, 昌春艳, 曾德涛, 周杰

  锻压技术. 2023, 48(6): 245-252. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.033

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  为研究单真空300M超高强度钢高温流变行为及制定合理的热加工参数,采用Gleeble-3800热模拟实验机在应变速率为0.01～10 s^-1、温度为850～1200℃下进行热压缩实验,研究其流变应力与变形温度、应变速率和变形量等参数的关系,并考虑了在圆柱试样压缩变形过程中摩擦对流变应力的影响,建立了基于摩擦修正的Arrhenius本构模型。采用热压缩实验测量试样流变应力时,试样上、下端面与实验机压头之间的摩擦不可忽视,经摩擦修正后可获得更加精确的材料高温流变应力;材料的流变应力与变形温度呈负相关,与应变速率呈正相关;材料的峰值应力对变形温度和应变速率均具有较高的敏感性,但对应变速率的敏感指数更高。
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  应变速率对低合金高强钢性能的影响

  刘海娜, 梅运东, 刘领兵

  锻压技术. 2023, 48(6): 253-257. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.034

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  以低合金高强钢H300LA为研究对象,采用液压伺服高速拉伸试验机,选取应变速率为0.001、0.1、1、10、100、200、500、1000 s^-1开展力学性能测试,获取不同应变速率下的屈服强度、抗拉强度和伸长率等性能参数,并通过积分力学曲线计算了不同应变速率下的断裂吸收能,分析了应变速率对材料性能的影响规律。采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)分析了不同应变速率下的试样断口形貌和变化规律,获取了材料的断裂特性。结果表明:低合金高强钢H300LA的抗拉强度和伸长率与应变速率呈正相关,具有明显的应变速率敏感性;断裂吸收能随着应变速率的增加而增加;断口形貌均呈韧窝状,随着应变速率的增加,韧窝数量增加且尺寸增大。
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  基于DMNR模型的AlCoCrFeNi_0.6高熵合金本构方程

  刘太盈, 韩莹莹, 王磊

  锻压技术. 2023, 48(6): 258-264. https://doi.org/10.13330/j.issn.1000-3940.2023.06.035

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  采用Gleeble-3500热压缩模拟机对AlCoCrFeNi_0.6高熵合金进行了热压缩试验,试验温度为1223、1273、1323和1373 K,应变速率为0.001、0.01、0.1和1 s^-1,探究了AlCoCrFeNi_0.6高熵合金在高温热压缩时,应力σ与应变ε、温度T和应变速率之间的关系,并建立了基于二次非线性回归(DMNR)模型的本构方程。研究发现:在同一应变速率下,随着温度的升高,流动应力呈现下降趋势,在同一温度条件下,随着应变速率的升高,流动应力呈升高趋势,AlCoCrFeNi_0.6高熵合金具有明显的应变速率强化和高温软化现象。基于DMNR模型回归建立了AlCoCrFeNi_0.6高熵合金的高温本构方程,通过对比分析发现所建立的模型具有较好的预测性能,平均相对误差为9.94%。