【摘 要】
：
为满足新一代运载火箭、飞机运载装备大幅提升的高可靠、长寿命和轻量化要求,迫切需求整体结构的铝锂合金薄壁曲面件。铝锂合金常温成形性差、薄壁曲面件整体成形容易起皱,这类铝锂合金薄壁曲面件整体成形起皱和开裂并存,一直是困扰产业界的国际难题。近年发现,铝锂合金在超低温条件下具有延伸率与硬化指数同时大幅提高的双增效应,非常利于成形此类铝锂合金薄壁曲面件。为此,本文以2195铝锂合金球底试件为研究对象,通过数
论文部分内容阅读
为满足新一代运载火箭、飞机运载装备大幅提升的高可靠、长寿命和轻量化要求,迫切需求整体结构的铝锂合金薄壁曲面件。铝锂合金常温成形性差、薄壁曲面件整体成形容易起皱,这类铝锂合金薄壁曲面件整体成形起皱和开裂并存,一直是困扰产业界的国际难题。近年发现,铝锂合金在超低温条件下具有延伸率与硬化指数同时大幅提高的双增效应,非常利于成形此类铝锂合金薄壁曲面件。为此,本文以2195铝锂合金球底试件为研究对象,通过数值模拟与工艺实验研究铝锂合金板材在不同超低温度分布和压边条件下的拉深变形规律,以制定合理的铝锂合金球底件超低温成形工艺,为铝锂合金薄壁曲面件的整体成形制造提供理论指导和技术支持。通过轴对称模型数值模拟,研究了球底试件在不同温度分布和压边条件下的拉深变形规律。均匀温度场下,超低温拉深成形的球底件较常温拉深成形的球底件变形更均匀、壁厚减薄率更小,其抗集中变形趋势更大,可承受的压边力幅度更大。当单位压边力为1.5MPa时,25℃下成形试件最小壁厚约为1.80mm,-196℃下成形试件最小壁厚为1.85mm;增大单位压边力至9.5MPa时,25℃下拉深成形球底件的最小壁厚为1.68mm,-196℃下为1.79mm,二者壁厚差值有所增大。法兰区常温、凹模区-196℃的梯度温度条件下,以相同单位压边力成形的球底件的壁厚分布情况较-196℃条件下进一步改善,而且该梯度温度条件只需冷却凹模区域的板材,在减少冷却区域的同时,有效地利用了法兰区板材常温硬化程度低、更易流动的特性,使试件壁厚分布更加均匀。通过1/4的三维模型数值模拟,研究了超低温梯度温度条件下压边条件对球底试件起皱行为的影响规律。增大压边力可抑制球底件的起皱行为,当单位压边力为1.5MPa与3.5MPa时,试件悬空区均起皱;当单位压边力增大至5.5MPa时,试件无起皱现象,最小壁厚为0.88mm,壁厚减薄率为12%;通过拉深筋结构可在较小的压边力下抑制起皱,在半圆形槽拉深筋、单位压边力为2.5MPa的压边条件下,起皱现象不再发生,最小壁厚为0.87mm;变形阻力更小的方形槽拉深筋、单位压边力为2.5Mpa的压边条件下,亦可抑制起皱,同时壁厚减薄程度进一步减轻。建立了超低温拉深成形工艺实验装置,包括冷却单元、双动压力机、低温模具以及控制与数据采集单元。冷却单元为低温模具及板材供给冷却介质,并由控制与数据采集单元根据温度信号实时调控,采用模具冷却和液氮浸泡的方式实现板材的分区冷却。其中,双动压力机台面尺寸为1500x800mm2,最大压边力1150KN,最大拉深力2000KN。冷却单元能够在5-10min内实现板材和模具的快速降温,并根据实验需要调控板材的温度分布。通过超低温拉深工艺实验,研究了2195铝锂合金球底试件在不同温度场下的拉深成形规律,通过变压边力及变拉深筋结构下的拉深对比试验,揭示了压边条件对起皱缺陷的抑制机制。常温下拉深成形厚径比为5‰的球底试件,由于塑性较差,极限深度仅为54.3mm;在法兰区常温、凹模区-196℃的梯度温度条件,方形槽拉深筋及10t压边力下成形的球底件存在局部起皱现象;采用半圆形槽拉深筋、7.5t压边力条件,球底件深度达到110mm仍然完好,且无起皱缺陷。深度相对常温提高了102.6%,最小壁厚为0.88mm,壁厚减薄率为12%;揭示了铝锂合金板材超低温拉深成形缺陷形成机制,形成了厚径比为5‰球底件的超低温拉深成形工艺窗口。
其他文献
圆柱类零件作为工业中重要承载件,在交变应力载荷作用下容易产生表面疲劳裂纹,及时有效检测出零件表面疲劳裂纹对于保障工业安全尤为重要。激光超声作为一种新型无损检测技术,凭借其无接触激发和接收超声波可以实现高效、快速的表面裂纹检测。本文结合激光超声检测技术优势,将其运用于圆柱类零件表面裂纹检测,研究无涂层和带涂层圆柱表面裂纹的激光超声检测方法。本文采用有限元方法建立无涂层和带镍涂层铝圆柱激光超声多物理场
金属激光熔覆工艺过程中,多个工艺技术参数对熔覆涂层性能质量具有复杂的影响机制,熔覆涂层在熔覆过程中极易出现裂纹、气孔等典型缺陷,这些缺陷会极大的影响熔覆涂层的物理、力学性能等。而对熔覆过程中的各个工艺参数和熔覆层的质量进行实时监测,进而及时的调整工艺参数,来减少裂纹的产生。是目前一个比较高效且新颖的解决思路。本文主要研究内容如下:（1）系统介绍了目前激光熔覆技术过程监测与反馈调整的研究背景及意义,
随着我国冶金工业生产规模的不断扩大,铸造起重机作为液态金属搬运的重要设备在现代化生产过程中的作用越来越突出。铸造起重机主要通过小车实现吊钩的运动,完成液态金属的搬运工作。小车架用来支承和连接起升机构与运行机构,是小车的重要承载结构。在保证小车起升机构传动平稳性和可靠性的前提下,降低小车架的结构质量是设计的重点和难点。本文以小车架静刚度设计准则作为切入点,分析小车架变形量与起升机构传动平稳的关系,提
在机械加工领域,存在大量加工余量不均匀、去除量大的复杂结构件,传统加工方式缺乏参数调控能力,难以提升加工效率。因此,开展高效自适应加工技术研究对于提升加工效率具有重要意义。本文开展虑及颤振在线抑制的高效自适应加工技术研究,采用功率传感器和加速度传感器采集主轴功率和切削振动,设计基于恒功率约束的机床自适应模糊控制算法,研究基于加权小波包熵的颤振识别方法和基于变主轴转速的颤振抑制方法,制定主轴转速和进
肘管综合征是常见的周围神经卡压类疾病,可严重影响患者的工作与生活[1],其发病率仅次于腕管综合征[2]。肘管综合征的发病机制复杂,临床表现轻重不一,诊断与治疗尚存在争议。为规范肘管综合征的中西医临床诊疗工作,为临床决策提供标准化指引,我们依托国家中医药管理局重大疑难疾病中西医临床协作试点项目"肘关节退变性骨关节炎伴尺神经卡压综合征",汇集相关专家,基于现有的临床证据和专家们的临床经验,制订本
与传统金属材料相比,铝蜂窝芯材料既有金属材料本身的特点,又有蜂窝材料优良的空间几何特征和力学特性,如质量轻、高比强度、高比刚度、吸能减震等,被广泛应用于航空航天、高铁列车、雷达探测等领域。然而,由于铝蜂窝芯材料在芯轴方向上刚度大,垂直于芯轴的面内方向刚度弱,在切削加工过程中铣削力对每条铝蜂窝壁的作用效果各不相同,会经常出现撕裂毛刺、塌边、蜂窝壁变形及脱胶等缺陷,从而极大限制了铝蜂窝芯材料的应用。本
高速压力机具有高效性、精密性等特点,被广泛应用于功能性冲压零件（如引线框架、接插件、矽钢片等）的生产中。随着冲压件市场需求量猛增、压力机行业竞争越来越激烈,对设备性能、成本的要求也越来越高。采用合理的方法将高速压力机成本降到最低,同时提升压力机运动特性、结构性能成为压力机设备研制的重点。因此,对高速压力机机构增力特性、运动特性及机身结构轻量化进行研究有重要意义。本文以双滑块六杆压力机为研究对象,利
GH4169高温合金在高温环境下能够保持优良的强度和稳定性,目前在航空航天、化工能源、核能等关键领域得到了广泛应用。但高温合金的难加工性一定程度限制了其发展,解决GH4169高温合金加工过程中切削力大、刀具磨损严重和加工温度高等问题,对优化高温合金加工工艺,得到高质量零件以及提高材料加工效率具有较高的实际应用价值。超声辅助磨削在降低磨削力、减少刀具磨损、提高去除率及改善表面光洁度等方面均有效果,因
金属激光熔覆是利用高能量密度的激光束将合金粉末和基体表层一起快速融化凝固的过程,使基体表面获得一层综合性能优异的复合材料。但激光熔覆过程存在庞杂的多个物理场的相互影响和制约,使金属激光熔覆过程加工质量难以保证。熔覆层成形状态对最终加工工件的质量起着关键的作用,衡量熔覆层成形状态的因素有很多,选取其中影响较大的三个因素作为本文的研究对象,分别为熔覆层表面裂纹密度,表面平整度和稀释率。本文提出了基于神
基准级齿轮渐开线样板是齿轮渐开线计量领域内最高等级的实体标准器,1级精度齿轮渐开线样板的成功研制能健全我国齿轮精度溯源与量值传递体系,提高我国齿轮行业的整体制造水平。研制出基准级齿轮渐开线样板也是该重点研发计划的课题目标,为突破基准级齿轮渐开线样板实体标准器的制造理论与技术难题,大连理工大学高精度齿轮研究室基于纯滚动往复展成原理开发出双滚轮—双导轨式机械展成渐开线样板磨削装置,其核心元件基圆盘和导