2021年, 第28卷, 第10期　
刊出日期：2021-10-28

  

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综合评述
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  金属挤压筒结构研究进展

  刘志卫, 余其成, 胡海霞

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 1-8. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.001

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  对于高强度、高韧性等高性能挤压型材，挤压筒是不可或缺的加工工具。从挤压筒的结构类型、预应力计算、加热方式和摩擦磨损等方面进行分析后发现：优化挤压筒结构、预防缺陷的产生、提高型材质量和生产效率一直是研究挤压筒的重要内容；对于大断面薄壁挤压型材和大口径管材的生产，预应力钢丝缠绕挤压筒有着明显的优势；通过采用钢丝缠绕-组合式的挤压筒结构，不但可以降低扁挤压筒的加工装配难度，还可以避免其内壁圆弧过渡处出现应力集中，从而提高挤压筒寿命；钢丝缠绕式挤压筒的钢丝在预热和热挤压过程中会产生蠕变和应力松弛现象而影响其预应力增强效果。文章综述了挤压筒预应力计算的一般方法，加热方式和摩擦对挤压筒性能的影响，合理的加热温度和有效的摩擦能提升挤压筒的整体性能。
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  金属材料表面自纳米化技术研究进展

  肖旭东, 李勇, 乔丹, 赵鹏康, 李鹏阳, 李言

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 9-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.002

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  金属材料表层的组织结构决定了其使用性能和寿命。通过不同的方式将应变能引入金属表面，使材料表层组织纳米化，晶粒尺寸呈现自表面至基体层逐渐增大的梯度分布，并获得优异的强度-塑性匹配，从而提高材料的疲劳强度和耐腐蚀性能等。对表面自纳米化技术进行分类，分别介绍了各类表面自纳米化机理，表面自纳米化的特征，并简要列举影响表面自纳米化的因素，重点对表面机械处理纳米化中的表面机械研磨法、机械碾磨法、超声冲击法、超音速微粒轰击法、激光冲击强化法和高能喷丸等技术进行了对比分析，总结了表面自纳米化技术的发展趋势。
塑性成形技术与工艺
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  TC4钛合金薄壁筒形件反挤压成形及微观组织演化

  李洪波, 王琳, 田锋, 徐蒙蒙

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 19-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.003

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  利用Thermecmaster-Z型热模拟试验机进行温度为850~1050℃、应变速率为0.01~1 s^-1的高温热压缩实验，分别构建了TC4钛合金在α+β两相区与β单相区的本构方程和动态再结晶模型。采用DEFORM-3D有限元分析软件对不同条件下TC4钛合金薄壁筒形件反挤压成形时的载荷-行程曲线、动态再结晶百分数及晶粒尺寸分布进行了模拟，并与实验进行对比。结果表明，在变形温度为1000℃，反挤压速度为100 mm·s^-1时，得到的反挤压件晶粒尺寸最小。此外，反挤压实验与数值模拟所获得的载荷-行程曲线基本相符，最大相对误差约8.7%；反挤压后各部位金相组织及晶粒尺寸差异较大，但均小于最大相对误差22.8%。
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  连续挤压Cu-Sn合金的组织性能演变

  花思明, 张平则, 刘子利

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 27-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.004

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  为减少挤压杆坯的组织缺陷和控制其性能，采用连续挤压技术对Cu-Sn合金进行加工。借助金相显微镜和电子背散射仪对其组织进行观察，借助维氏硬度计测试其硬度。结果表明：连续挤压过程中，剪切摩擦区和镦粗区的Cu-Sn合金的粗大晶粒的变形极不均匀，粘着区出现破碎、细小的晶粒，直角转弯区和模腔进口区出现剪切带和细小的亚晶，扩展区和挤压制品区内发生动态再结晶和晶粒长大，出现退火孪晶；镦粗区的织构主要为铸造织构，粘着区主要为R型织构，挤压制品区为典型的再结晶织构；随着连续挤压过程的进行，Cu-Sn合金的显微硬度先从剪切摩擦区的97 HV增加到直角弯曲区的128 HV，后逐渐下降到模腔进口区的115 HV，接着急剧下降到挤压扩展区的68 HV，而后保持稳定。
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  经扩隅预成形的从动曲齿锥齿轮精密成形试验研究

  栗慧博, 张如华, 余洪, 易雄, 欧阳经政, 曹传亮

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 36-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.005

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  提出了一种采用"外闭-内开"式模具，从环形坯料起步，先扩隅预成形再终成形的分步成形工艺。以一种齿数为25、大端模数为9（齿宽L为40 mm）的从动曲齿锥齿轮为研究对象，借助Deform-3D软件进行数值模拟研究，探索预成形模具的扩隅长度l及扩隅高度h对填充效果及终成形力的影响。结果表明，l的合理范围为13~17 mm、h的合理范围为3~4 mm，获得相同填充效果时，分步成形的终成形力降低14.3%。表明采用适当参数的扩隅预成形，可以使从动曲齿锥齿轮轮齿小端角隅较容易填充，同时能较大幅度降低终成形力；模具作用/运动方向与变形金属表面夹角较大或近似正交的情况下，扩隅空间也有分流和储备金属作用，可为其它锻件的模具设计提供借鉴。采用物理模拟试验对模拟结果进行验证，结果表明所获齿轮齿形填充饱满、轮廓清晰。
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  基于强弱影响区的大型覆盖件回弹补偿策略探究

  盛小涛, 苏晓渭, 王锦波, 王冬艳, 王成勇

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 42-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.006

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  以某汽车侧围外板为对象，通过有限元建模和激光全域扫描，对成形后的覆盖件整体扭曲回弹状态进行了研究。运用多组补偿系数对不同特征区域进行了型面偏置补偿建模分析，发现两条"等效弯曲线"以内区域为回弹补偿的弱影响区，回弹补偿效果传递较差；进一步实验发现棱线、车门框等特征造型会阻碍回弹补偿修正效果的传递。基于上述认识，提出了强、弱影响区的补偿策略，经现场实际模具调试并匹配光学扫描点云与数模，得出了分别采用激进和保守的型面补偿策略对弱区和强区进行处理后能够获得较好的回弹补偿控制精度。
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  侧围外板全工序成形数值模拟与工艺优化

  蒋磊, 袁璐, 王龙, 谢蛟龙, 袁新亮, 马培兵

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 50-60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.007

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  以某车型侧围外板为研究对象，根据零件造型复杂、结构尺寸大、外观质量要求高等特点，设计了4道工序的成形工艺方案。利用AutoForm软件对侧围外板成形工艺方案进行数值模拟，识别了全工序成形过程中主棱线拉延滑移、后门配合部台阶面整形开裂、行李箱盖配合部整形起皱、前风挡配合部回弹大等潜在缺陷。通过优化拉延工艺补充面、在轮拱区域设计余肉造型来改善主棱线滑移，增大过拉延量来解决后门配合部台阶面开裂，增加预整形工艺来消除行李箱盖配合部起皱，并借助CATIA软件对前风挡配合区域进行模具型面补偿设计来降低回弹。结果表明，成形工艺方案优化后，侧围外板在成形过程中未发生滑移、开裂和起皱等缺陷，回弹量也控制在尺寸公差范围之内，与数值模拟结果基本一致，证明了数值模拟的可靠性。
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  基于渐进成形技术的PE板料起皱缺陷研究

  冯星宇, 查光成, 蒋哲东, 闫飞宇, 莫世缘

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 61-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.008

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  针对热敏性较高的高分子板料在数控渐进成形中出现的起皱问题，以PE高分子板料作为研究对象，探究了影响高分子板料渐进成形性能的因素，研究表明，走刀轨迹对PE板料起皱的影响不大，而提高板料的厚度能有效改善起皱，且对于同一厚度的板料，控制零件加工温度也能缓解板料的起皱。针对温度对于PE板料数控渐进成形的影响，提出了在成形过程中添加冷却液的优化实验方案，通过对成形件进行微观组织观测分析了温度对PE板料内部组织的影响，实验结果表明，利用冷却液控制板材成形温度，可以有效缓解热敏性高分子板材数控渐进成形中的起皱缺陷，提高其成形性能。
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  AZ31/7475方形双金属复合管气压胀形-冷缩结合工艺

  战立强, 王刚, 杨建雷, 孔得红, 张文丛, 陈文振, 崔国荣

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 69-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.009

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  利用气压胀形-冷缩结合工艺成形AZ31/7475方形复合管，在450℃下，通过改变加载路径发现，成形气压不得小于3 MPa，最佳成形气压为6 MPa。实验结果表明，当保压时间一定时，终了成形气压由5 MPa增大到6 MPa，使圆角半径由6.5 mm减小到6.0 mm；而在最佳成形气压（6 MPa）下，随着保压时间由30 s延长到300 s，使圆角半径由4.0 mm减小到3.5 mm。因此，在一定条件下，增大成形气压或延长保压时间，可有效地促进圆角填充，提高成形质量。由于成形过程中复合管受到模具的约束和摩擦力的作用，使得变形主要发生在圆角处，导致方形复合管横截面上存在壁厚不均匀的现象。利用SEM观察复合管界面的结合情况，发现界面结合紧密，无裂纹、起皱等缺陷存在；通过AsB和EDS研究了界面处金属间化合物与元素的分布，并发现界面处无金属间化合物生成，无扩散过渡层存在。对界面结合强度进行了理论计算和实际测量，发现计算值和测量值相对误差约13.22%，吻合程度较好。
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  填充低熔点合金的小直径5A02管推弯成形

  张鑫, 杨成刚, 刘燕武

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 77-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.010

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  为提高推弯过程中小直径弯曲半径薄壁管的成形质量，改善推弯过程中低熔点合金和管材材料的流变行为，以填充介质为低熔点合金的1D弯曲半径小直径薄壁铝合金管为研究对象，采用ABAQUS有限元数值模拟软件分析均匀润滑和差异化润滑对低熔点合金和管材材料流动的影响，以优化弯管成形质量，并进行实验验证。结果表明：均匀润滑可增加管直端伸出量，但低熔点合金和管材材料流动不匹配，管壁难以与模具型腔贴合。差异化润滑可改变管坯与低熔点合金不同区域的摩擦力大小，有利于调控两者材料合理流动，改善管壁壁厚分布，提高弯管成形质量。
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  带材拉弯矫直变形分析与参数优化

  宋丹龙, 张延超, 杜进辅, 益小池, 孙亚波, 崔亚辉

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 84-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.011

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  针对难以对带材拉弯矫直工艺参数对伸长率和平直度的影响进行评估的问题，分别对带材拉弯和矫直两个过程进行非线性动态有限元分析，研究了材料、厚度、张紧力、弯曲辊下压量、矫直辊下压量和初始板形等参数对伸长率和平直度的影响规律。结果显示，带钢的伸长率随张紧力的增大而增大，并随弯曲辊下压量的增大呈现先增大后稳定的趋势。而平直度随矫直辊下压量的增大呈现先减小后增大的规律，当矫直辊与弯曲辊下压量相等时，矫直效果最好。带钢屈服强度和厚度越大，伸长率越小，所需矫直参数越大。不同初始板形对应不同最优矫直参数，参数过大或过小都会降低带钢的矫直质量。
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  棒材DROF工艺粗轧阶段工艺参数对轧件头尾温差的影响

  周存龙, 吕泽强, 张镭, 郭瑞, 李杰, 邢建军

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 91-98. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.012

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  针对棒材免加热直接轧制技术在轧制生产中常有轧件温度头低尾高以及同批次产品头尾性能差异较大等问题，以某钢铁公司实际棒材直轧生产线为参考，以粗轧阶段轧制工艺参数为研究对象，利用ABAQUS有限元软件建立了粗轧阶段三维热力耦合模型，从优化粗轧阶段轧制速度、轧辊直径和延伸系数等相关工艺参数角度研究改进头尾温差的方法。研究结果表明，轧件头尾温差随轧制速度的减小而降低，随辊径的减小而降低，随延伸系数的增大而降低，通过优化以上粗轧阶段相关工艺参数可以使轧件头尾温差降低20℃以上，缩小同批次产品的性能波动。
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  基于SLM工艺的316L四棱锥点阵结构力学性能

  汪飞雪, 张天翊, 刘鹏举, 李子聪, 姚龙飞, 韩百强

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 99-106. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.013

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  考虑四棱锥点阵结构的几何构型，基于欧拉-伯努利梁理论建立其力学与数学模型，得到点阵等效弹性模量与径长比、杆件夹角等结构参数之间的函数关系。综合考虑选区激光熔融技术的工艺特性，打印标准试样完成了316 L材料点阵结构性能实验研究；制备不同径长比和杆件夹角的四棱锥点阵结构，完成点阵结构力学特性分析。基于有限元分析软件ANSYS建模软件SCDM （Space Claim Direct Modeler）二次开发技术，建立点阵结构参数化有限元模型，完成压缩和拉伸全过程仿真，仿真与实验吻合良好，结果表明：四棱锥点阵结构等效弹性模量与材料弹性模量、径长比和杆件夹角正相关。
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  多点柔性旋压成形蝶形曲面件的成形精度分析

  兰英武, 张国桢, 陈德勇, 蔡中义, 胡松景

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 107-112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.014

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  为了满足小批量、多样化和个性化的金属板料蝶形曲面件的市场需求，研发了一种新的柔性成形工艺——多点柔性旋压成形工艺。该工艺采用2组柔性辊作为成形工具，柔性辊组可通过相应的驱动系统提供动力，使其能绕自身轴线旋转，并可通过相应的调形装置调整成多种不同的轴线弯曲形状，成形多种类型的蝶形曲面件。阐述了多点柔性旋压成形的基本原理及实验装置，进行了不同材质蝶形曲面件的成形实验，分析了实验件的成形精度及厚度变化规律。结果表明，实验件具有良好的精度，其成形曲面与所需曲面形状吻合良好，验证了多点柔性工艺的有效性及可靠性。
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  异质薄板无铆连接数值模拟及工艺参数影响规律

  李奇涵, 徐传伟, 高嵩, 马风雷, 赵庆明, 韩小亨, 王宝中

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 113-121. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.015

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  对异质材料无铆连接技术开展了研究，对比分析了上钢下铝接头和上铝下钢接头的截面形貌特征。以拉伸试验为基础，拟合参数后，建立了两种材料的本构模型。随后建立了上钢下铝无铆连接成形的有限元模型，通过试验验证了该模型预测成形接头的有效性。通过仿真分析了不同工艺参数对上钢下铝无铆接头的颈部厚度和自锁值的影响规律，具体工艺参数为成形力、凸模半径、凸模圆角、凹模半径及凹模深度。通过拉剪试验研究了上钢下铝无铆成形接头的强度。结果表明，数值模拟可以有效预测接头的成形过程，且接头的质量较好，其抗拉强度和抗剪强度较于设计指标分别提高了81.43%和62.35%。
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  B1500HS高强度钢与AA5052铝合金自冲铆接成形与力学性能分析

  张永超, 黄志超, 贾颖莲

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 122-129. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.016

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  为研究B1500HS高强度钢与AA5052铝合金自冲铆接力学性能，进行自冲铆接试样准静态拉伸试验与轴向拉-拉疲劳试验。采用最小二乘法对疲劳试验数据进行拟合得到载荷/应力比-寿命曲线，分析了载荷水平和应力比对自冲铆接接头疲劳性能的影响。结果表明：准静态拉伸试样SAT （B1500HS+AA5052）的自冲铆接成形参数优于AST （AA5052+B1500HS）试样成形参数，基板顺序对准静态拉伸最大失效载荷影响较小，但SAT试样失效位移远大于AST试样。在不同载荷水平及应力比下，SAF （B1500HS+AA5052）试样的疲劳性能均优于ASF试样（AA5052+B1500HS）。在取值范围内，两种试样的疲劳寿命随载荷水平的增大而减小，随应力比的增大而增大。SAT试样的准静态拉伸失效形式为B1500HS基板的材料撕裂，AST试样的准静态拉伸失效为铆钉由AA5052铝合金板脱离出来。SAF试样的疲劳失效形式为铝合金板由铆接点单向延伸至基板边缘的断裂，而ASF试样铝合金板产生翼状对称宏观疲劳裂纹。
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  铆接方式对2A10铆钉镦头变形的影响

  陈云鹤, 范治松, 龚成鹏, 邓将华

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 130-140. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.017

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  为了探究不同铆接方式下铆钉的变形过程和变形机理，分别进行准静态压铆、低电压电磁铆接和高电压电磁铆接工艺试验，以2A10铆钉不同镦头变形量为切入点，对比分析了铆接方式对铆钉镦头微观组织的影响规律。结果表明，在准静态压铆条件下，铆钉镦头变形较均匀，随着变形程度的增加，各区域晶粒破碎数目增多，但未出现明显的绝热剪切带。高、低电压电磁铆接镦头均以绝热剪切方式变形，高电压下成形镦头的绝热剪切现象相对更明显。镦头变形量为0.625时，相比于低电压电磁铆接，高电压电磁铆接加载速率更高，集中变形区域更窄，绝热剪切带宽度由112.7 μm降至91.6 μm，且镦头中心区主剪切带内出现一条宽度为17.2 μm的白亮带。
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  铝膜层数对机械刻划光栅塑性成槽过程的影响

  张宝庆, 于硕, 吉日嘎兰图, 韦赟杰, 庞壮

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 141-147. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.018

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  为揭示铝膜层数对光栅机械刻划过程中铝膜弹塑性变形过程的影响，对不同铝膜的微观结构及力学特性进行观察与测量。建立了基于混合率方法的两相晶粒铝膜模型，利用有限元方法对刻划过程中各模型的应力分布传递规律及弹塑性变形规律进行了研究，对比了不同层数铝膜在刻划过后的槽型情况。结果表明，应用两相晶粒模型可实现对分层铝膜塑性变形规律的表征。靠近刻槽底部的分层界面储存有压应力，阻碍下方晶粒内部拉应力的释放，减小了薄膜的回弹量。相同膜厚下，随着铝膜层数的增加，薄膜的塑性变形逐渐增强。形成的刻槽底角不断减小并接近刀尖角，单层、3层和4层铝膜与刀尖角的差值分别为18.5°、16.3°和15.2°。同时三者的刻槽深度与刻划深度的差值分别为0.848、0.816和0.797 μm，侧向隆起高度分别为1.178、1.205和1.326 μm。
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  搅拌摩擦加工速度对选区激光熔化制备的AlSi10Mg合金组织和性能的影响

  乔柯, 王晨曦, 刘明霞, 李海燕, 陈善勇, 吴冰

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 148-154. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.019

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  为了减少选区激光熔化（SLM）制备AlSi10Mg合金时产生的铸态组织缺陷，改善材料性能，采用搅拌摩擦加工（FSP）对SLM制备的AlSi10Mg进行改性，研究了FSP速度对SLM-AlSi10Mg微观组织和力学性能的影响规律。结果表明：FSP可以消除SLM-AlSi10Mg合金的孔洞缺陷，使得材料组织细化和均匀化。随着加工速度的提高，材料的晶粒尺寸细化，小角度晶界比例提高，施密特因子降低。与母材相比，FSP加工的AlSi10Mg合金的显微硬度和抗拉强度降低，伸长率大幅提升，主要因为母材中的Si纤维网络破坏。随着加工速度提高，材料的显微硬度和抗拉强度提高，伸长率略有降低。母材和FSP试样均呈现出韧性断裂特征。
材料性能与变形理论
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  基于机器学习的热轧带钢力学性能预测模型及应用

  王晓东, 安瑞东

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 155-165. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.020

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  以所收集380CL和SPA-H两个钢种的热连轧工业生产大数据为样本，采用多元线性回归、BP神经元网络、随机森林与XGBoost这4种机器学习算法建立带钢力学性能预测模型，并对预测结果的偏差进行了比较。结果表明，随机森林算法的预测精度高于其它算法，屈服强度、抗拉强度和伸长率的预测偏差的标准差分别为15 MPa、12 MPa和2.3%。以样本性能均值为基数，满足±3σ标准要求的预测相对误差分别可以达到15%、7%和22%。该算法可以应用于热轧带钢在线性能预测模型中，作为监控、分析带钢力学性能及优化工艺的有效工具。基于随机森林算法开发的热轧带钢力学性能在线预测模型已经在首钢京唐钢铁联合有限责任公司2250热轧生产线上得到实际应用。
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  高耐蚀型耐候钢S450EW高温热塑性研究

  陈继平, 胡学文, 钱健清

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 166-172. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.021

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  对高耐蚀型耐候钢S450EW进行高温拉伸试验，利用光学显微镜和场发射扫描电镜对其高温热塑性进行研究。结果表明，应变速率为3×10^-3 s^-1时，S450EW钢出现第III脆性区，即塑性凹槽出现在725~775℃。应变速率为1.5×10^-2 s^-1时，铸坯热塑性在整个温度区间均较高，断面收缩率大于61%。应变速率的增加改善了725~775℃的第III类脆性区的热塑性。应变速率为3×10^-3 s^-1，变形温度为725℃时，断裂方式为韧性断裂；变形温度为735和775℃时，断裂方式为准解理断裂，750℃时为典型准解理断裂；变形温度为800~1250℃时，断裂方式为韧性断裂。应变速率为1.5×10^-2 s^-1时，变形温度为600~700℃，断裂方式均为韧性断裂；变形温度为725和750℃时，断裂方式为准解理断裂；变形温度为800~1100℃时，断裂方式为韧性断裂。变形温度为1150℃时断裂方式为沿晶脆性断裂。对于S450EW高耐蚀型耐候钢，连铸坯在二次冷却后的矫直温度区间建议选取900~1150℃，二次冷却应保证连铸坯进矫直区的表面温度避开725~775℃的第III类脆性区。热轧时的温度区间建议选取900~1100℃。
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  PCrNi3MoV钢变形抗力模型及热加工图

  姬雅倩, 周旭东, 陈学文, 李露, 张建, 高全德, 李永亮, 马姣

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 173-179. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.022

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  对PCrNi3MoV钢的热变形行为进行了研究，采用Gleeble-1500D热模拟试验机进行热压缩试验，研究了PCrNi3MoV钢在形变温度850~1000℃和应变速率0.01~10 s^-1时的变形规律，对试验数据进行摩擦和温度修正后建立真应力-真应变曲线，结果呈现明显的动态回复和动态再结晶特征。采用Origin软件建立了PCrNi3MoV钢GMT变形抗力模型，对模型进行验证，结果表明，拟合相关系数为0.9276，模型精度较高。为预测和控制再结晶晶粒尺寸，建立动态再结晶稳态晶粒尺寸模型。以动态材料模型为基础，建立PCrNi3MoV钢在应变为0.14、0.38、0.60和0.76的热加工图，并结合应变为0.60的晶粒组织分析得出PCrNi3MoV钢合适的热加工参数范围为950~1000℃，0.01~0.1 s^-1。
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  一种新型Mg-RE-Zn合金高温变形本构模型研究

  刘畅, 陈小敏, 陈建兵

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 180-187. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.023

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  为研究一种新型Mg-RE-Zn合金的高温流变行为，对该合金进行应变速率分别为0.001、0.01、0.1和1 s^-1，变形温度分别为250、300、350和400℃的高温拉伸实验。基于实验得到的应力、应变数据，综合考虑应变、应变速率和变形温度对流变应力的影响，构建了新型Mg-RE-Zn合金高温变形条件下改进的Zerilli-Armstrong模型和改进的Arrhenius-type本构模型。结果表明：在实验选取的变形条件下，合金的峰值流变应力随着应变速率的升高和温度的降低而增大，流变曲线显示出典型的动态再结晶特征。通过计算得到改进的Zerilli-Armstrong模型预测数据与实验数据的相关度R为0.962，平均相对误差Δ为10.79%；改进的Arrhenius-type模型预测数据与实验数据的相关度R为0.989，平均相对误差Δ为6.24%，表明构建的Arrhenius-type本构模型能够更好地描述该合金的高温流变行为。
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  基于内变量的7075铝合金热变形统一粘塑性损伤本构模型

  李海兵, 郭宁, 唐炳涛

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 188-198. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.024

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  针对难以掌握高强铝合金热变形中的损伤演化规律、精确预测成形性等问题，开展高强铝合金热变形过程统一粘塑性损伤本构模型研究。基于内变量法，考虑孔洞的形核与长大、瞬时塑性变形功率和塑性应变对损伤演变率的影响，建立3种统一粘塑性损伤本构模型。通过遗传算法优化计算得到模型参数，进行计算值与试验值相关性分析。结果表明，采用考虑孔洞的形核与长大影响的粘塑性损伤本构模型能更好地描述7075铝合金的热变形行为，在相同温度下，7075铝合金的损伤积累速率随应变速率的增加呈下降趋势；在相同应变速率下，7075铝合金的损伤积累则逐渐增加，断裂应变逐渐下降。
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  推压-拉拔复合缩径成形理论解析

  刘超, 吴娜, 杨志安

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 199-205. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.025

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  对推压-拉拔复合缩径管坯各变形区域进行了变形分析，采用主应力法对经向应力进行了解析，依次推导出弹性变形区、壁厚减薄区和定径区的经向应力表达式。以凹模出口处管坯的经向应力为边界条件，向管坯中部依次递推，得到变形管坯的经向应力表达式，并以某载重6.5 t胀压成形汽车桥壳管件缩径工艺为例，进行了3种不同芯轴外径的试验，对比了试验和计算结果。结果显示，经向应力试验值的变化趋势与计算结果一致，同时预测出缩径管件发生失稳现象，验证了理论计算的正确性。
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  输变电架空导线压接断裂有限元分析

  马恒, 陈庆吟, 谈佳栋, 吕东泽, 张盛华

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 206-214. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.026

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  为了研究钢芯断裂的原因，利用ABAQUS有限元分析软件建立严格遵循国标Q/GDW1571—2014的压接模型和基于实测的发生断裂的非标准压接模型，以弹塑性变形理论为基础，对比分析了压接模型钢芯应力和应变的变化特征。结果表明，国标压接模型的钢芯最大应力及应变值均低于钢芯断裂标准，说明按国标方法压接导线安全。而非标准压接时由于预留量不足，导致铝绞线延伸受到钢锚的限制，进而增大铝绞线与钢芯之间的摩擦力，使钢芯受力过大，造成断裂，其最大应力位置与现场压接的断裂位置吻合。
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  铁基非晶合金带材剪切加工特性

  阎秋生, 赵朋, 路家斌, 郭晓辉

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 215-223. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.027

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  对铁基非晶合金带材进行滚剪加工、硬度压痕和纳米划痕实验，研究了非晶合金带材剪切加工断面形貌特征、应变软化效应及剪切断面边缘次生剪切带的分布。结果表明，铁基非晶合金带材剪切断面主要有塌角、断裂滑擦区和毛刺等特征，加工后非晶合金带材的塌角和毛刺整体都比较小，毛刺高度低于1 μm，断裂滑擦区出现少量平行于刀具进给方向的划痕，且截面平整，滑擦断裂区无撕裂角，表现出较好的加工断面质量。非晶合金带材剪切加工的断裂形式是由于滚剪刀切削刃作用于材料使其达到强度极限而发生脆性断裂，并且滚剪刀侧面滑擦导致材料二次变形，剪切加工软化范围与剪切边缘自由面的剪切裂纹扩展区大小相同，硬度压痕剪切带扩展形貌以及纳米划痕剪切带扩展形貌具有相同的特性，裂纹特佂的剪切带是其塑性变形的一种表现形式。
成形装备与智能制造
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  基于斜连轧芯棒更换机械手的开发

  魏东, 双远华, 毛飞龙, 陈建勋, 王付杰, 周研, 胡建华

  塑性工程学报. 2021, 28(10): 224-230. https://doi.org/10.3969/j.issn.1007-2012.2021.10.028

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  针对金属斜连轧实验机组的限动芯棒穿轧结束后如何快速安全更换的问题进行了研究，设计开发了一套可实现拆装芯棒的机械手以满足限动芯棒更换的要求。考虑复杂工况下芯棒受到较大轴向力和高温对芯棒螺纹紧固力的影响，对在此工况下机构拆装芯棒过程进行了受力分析，搭建了机械手结构模型，完成了芯棒更换的模拟实验。利用相关模拟软件对此机构的运动规律进行了分析和计算，为机构设计所需的工作参数和结构设计参数提供了理论依据。计算、模拟以及实验结果表明，更换机械手可以顺利装卸芯棒与顶杆的螺纹连接体，验证了机械手的可行性。