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针对某航空发动机高温合金GH3044薄壁管凸环零件的成形难题,采用固体颗粒介质成形(SGMF)工艺,基于管材成形过程的塑性力学分析和有限元数值仿真,优化工艺方案,设计并制造模具,试制合格零件.采用有限元软件ABABQUS平台下的Drucker-Prager模型描述固体颗粒介质所特有的离散性摩擦材料特征,建立成形工艺有限元数值仿真模型、优化管端轴向进给力和介质成形力的匹配关系,得到轴向进给力对零件减薄率、壁厚差以及型面轮廓的影响规律.采用水平分模和弹性进给式模具结构,在单动压力机上实现了合模、轴向进给及介质加载等多动作压制功能.

关键词: 高温合金 , 固体颗粒介质 , 管材成形 , 管端进给力 , 数值模拟

ZC型液压缸的研究

赵长财 , 孙惠学 , 袁荣娟 , 刘助柏

钢铁

提出了一种新结构液压缸--ZC型液压缸(锥面法兰支承液压缸).对该新结构液压缸进行了弹性理论研究,提出了理论计算方法;实验与理论计算吻合较好.新结构液压缸为解决大型液压缸法兰破坏问题提供了一条有效途径.

关键词: 液压缸 , 锥面 , 应力

波纹管内高压成形焊接区变形特征研究

陈晓华 , 赵长财 , 国庆波 , 李建超

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2017.08.028

准确建立焊接管材母材、热影响区和焊缝的材料力学模型,是焊接波纹管内高压胀形工艺分析的前提条件.基于焊接区单向拉伸试验和硬度测试等条件建立焊接区混合材料准则,确定了热影响区和焊缝的材料力学模型.通过波纹管液压胀形工艺仿真与试验,研究胀形液体压力和凹模初始高度等工艺参数对波纹管变形特征的影响,并结合变形前后的组织分析发现,焊接区的枝状晶组织使成形后波纹管焊接区与母材壁厚存在差异,并且变形后马氏体相的存在促进裂纹的形核,引起后期使用中的应力腐蚀破裂.

关键词: 波纹管 , 内高压成形 , 焊接管 , 混合材料准则 , 数值仿真

筒形件热态颗粒介质压力成形自由变形区失稳分析

曹秒艳 , 赵长财 , 董国疆 , 杨盛福

中国有色金属学报(英文版) doi:10.1016/S1003-6326(16)64335-2

采用热态固体颗粒介质成形工艺对金属板材筒形件成形展开研究，得到板材变形过程中的应力分布函数，并结合板材破裂失稳理论给出自由变形区冲头临界破裂成形压力的解析表达式。研究结果表明，颗粒介质所具有的主动摩擦效应和内压非均匀分布特征能显著提高板材的成形性能；冲头临界破裂成形压力随颗粒介质与板材间摩擦因数和材料塑性应变比的增加而上升，随材料硬化指数的增加而下降。各因素对冲头临界破裂成形压力影响由大到小的顺序为塑性应变比、摩擦因数和硬化指数。最后，采用AZ31B镁合金板材HGMF工艺试验对失稳理论进行验证。

关键词: 热态颗粒介质压力成形 , 拉深 , 失稳 , 筒形件

镁合金板材超声激励软模拉深

曹秒艳 , 李建超 , 苑亚宁 , 赵长财

中国有色金属学报(英文版) doi:10.1016/S1003-6326(17)60019-0

综合固体颗粒介质成形和超声振动塑性成形技术，提出超声激励颗粒介质成形工艺。为了揭示超声激励对板材软模拉深的影响，在AZ31B镁合金板材固体颗粒介质拉深成形中，运用振动频率20 kHz、最大输出功率1.5 kW的超声振动系统对凹模施加激励。研究表明，超声激励促进颗粒介质的流动性及其传递内压性能；超声振动改变板材拉深中的成形规律并有效降低成形载荷，且随着超声振幅的增加，载荷降低比例越高，这是表面效应和体积效应综合作用的结果。

关键词: 超声振动 , 镁合金板 , 拉深 , 颗粒介质

超声振动对板材固体颗粒介质成形的影响

曹秒艳 , 李建超 , 杨卓云 , 赵长财 , 毕江

中国有色金属学报

针对常规变形方法难以实现的轻合金板成形问题,综合固体颗粒介质成形和超声振动塑性成形技术,提出超声激励颗粒介质成形工艺.采用ABAQUS对变幅杆及凹模按照20 kHz工作频率进行设计并展开模态及谐响应分析,并以此为基础,设计并制造了最大输出功率1.5kW的板材超声激励颗粒介质成形模具,进行AZ31B筒形件热态拉深试验,研究超声振动对板材颗粒介质拉深成形的影响.结果表明:超声激励促进颗粒介质的流动性及其传压性能;超声激励影响镁合金板材的极限拉深比,在振幅为6.7～11.6 μm范围内,该极限拉深比呈现先增加后降低的规律.超声振动可以降低最佳压边力及成形载荷并抑制法兰区起皱,并且成形载荷随着超声振幅的增加,载荷降低比例越高.

关键词: 颗粒介质 , 超声振动 , 板材 , 成形