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5A02铝合金变径管电磁成形工艺及材料性能

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锻压技术 2024年第5期49卷 115-124页

作者：门向南刘昊邓涛张晓林苏红亮张虹桃张松唐天宇黄亮成都飞机工业(集团)有限责任公司四川成都610092 华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术全国重点实验室湖北武汉430074 中航成飞民用飞机有限责任公司四川成都610073

基于5A02铝合金变径管电磁成形工艺,采用数值模拟和成形实验,并结合断口形貌分析,研究了线圈匝数和放电电压对变径管成形精度的影响规律,探明了电磁成形后5A02铝合金性能变化的原因。结果表明:随着放电线圈匝数的增加,磁场作用范围增大... 详细信息

基于5A02铝合金变径管电磁成形工艺,采用数值模拟和成形实验,并结合断口形貌分析,研究了线圈匝数和放电电压对变径管成形精度的影响规律,探明了电磁成形后5A02铝合金性能变化的原因。结果表明:随着放电线圈匝数的增加,磁场作用范围增大,当线圈匝数n为20时,管件能够实现良好的贴模;随着放电电压的逐渐增大,加工硬化和脉冲电磁场效应的共同影响导致材料的伸长率先增大后减小,抗拉强度和硬度增大后几乎不变,当放电电压为8 kV时,管件最大贴模间隙为0.12 mm,小于0.20 mm,满足成形要求;同时,随着放电电压的增大,管件拉伸断口的韧窝数量逐渐减少,但当放电电压升高至8 kV时,韧窝数量有所增加。

关键词： 5A02铝合金电磁成形变径管线圈匝数放电电压力学性能

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小弯曲半径钛管差温推弯成形工艺研究

材料科学 2024年第4期14卷 427-432页

作者：罗时健徐雪峰范玉斌危立明谢君门向南邓涛南昌航空大学航空制造工程学院江西南昌南昌航空大学工程训练中心江西南昌航空工业成都飞机工业集团有限责任公司四川成都

针对小弯曲半径钛管弯曲成形问题,采用差温推弯成形方法开展了弯曲半径为0.9 D (D为管材外径)的小弯曲半径钛管弯曲成形试验。研究分析了成形弯管的外观质量、壁厚分布规律和关键区域材料的微观组织特点。结果表明差温推弯成形方法能够... 详细信息

针对小弯曲半径钛管弯曲成形问题,采用差温推弯成形方法开展了弯曲半径为0.9 D (D为管材外径)的小弯曲半径钛管弯曲成形试验。研究分析了成形弯管的外观质量、壁厚分布规律和关键区域材料的微观组织特点。结果表明差温推弯成形方法能够有效应用于成形弯曲半径为0.9 D的小弯曲半径钛合金管,成形弯管表面质量好、壁厚减薄少、弯曲外侧材料组织变细小。

关键词：小弯曲半径管钛合金差温推弯工艺试验

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基于级联虚-实融合的飞机钣金零件识别方法

Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics 2023年第5期40卷 607-617页

作者：门向南李志强邓涛成都飞机工业(集团)有限责任公司中国成都610073

提出了一种级联虚实融合方法来识别具有显著相似性的各种飞机钣金零件(Sheet metal parts,SMPs)。SMP通过涉及“粗略”“精细”和“首选”阶段的级联过程进行识别和编号。该方法将虚拟工作台建模与物理工作台识别相结合。最初,通过捕获... 详细信息

提出了一种级联虚实融合方法来识别具有显著相似性的各种飞机钣金零件(Sheet metal parts,SMPs)。SMP通过涉及“粗略”“精细”和“首选”阶段的级联过程进行识别和编号。该方法将虚拟工作台建模与物理工作台识别相结合。最初,通过捕获物理工作台上钣金件的主方向图像并从图像中提取8D形状描述向量来识别SMP的“粗糙”集,这导致候选SMP集的发现。随后,利用图像的灰度信息对候选SMP集进行模板匹配,以实现“精细”匹配。提出了识别可靠性的定量测量,在增强现实3D投影的帮助下启动后续的“首选”识别过程。通过实际实验验证了该方法的有效性和优越性,在测试件中达到了最高准确率96.9%。借助3D投影,人机结合准确率100%。

关键词：图像识别飞机钣金件仿真成像三维投影虚实融合

2195铝锂合金板材高速拉伸力学特性和变形机理

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稀有金属材料与工程 2022年第4期51卷 1283-1292页

作者：徐勇尹阔夏亮亮陈帅峰门向南邓涛王煜张士宏中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心辽宁沈阳110016 华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 航空工业成都飞机工业有限责任公司四川成都610092 上海航天设备制造总厂有限公司上海200245

为探究新淬火态2195铝锂合金高应变速率拉伸的力学性能和变形机理,采用分离式Hopkinson拉杆装置进行高应变速率拉伸实验,应变速率范围为1000~4500s^(-1),并通过EBSD技术分析不同应变速率拉伸下合金的织构类型和微观组织演变规律。结果表... 详细信息

为探究新淬火态2195铝锂合金高应变速率拉伸的力学性能和变形机理,采用分离式Hopkinson拉杆装置进行高应变速率拉伸实验,应变速率范围为1000~4500s^(-1),并通过EBSD技术分析不同应变速率拉伸下合金的织构类型和微观组织演变规律。结果表明:随应变速率的增大,合金的强度和延伸率同步上升。当应变速率达到4200 s^(-1)时,抗拉强度和延伸率分别达到398MPa和63%,相对于准静态拉伸,延伸率显著提高。由EBSD结果分析可知,随应变速率的增大,小角度晶界占比上升、不同应变速率下拉伸的平均取向差(KAM)均值增大,Goss织构和S织构强度和体积分数上升。同时发现高应变速率拉伸下不仅软取向晶粒的塑性变形更加充分,而且可以启动更多的硬取向晶粒协调变形,进而揭示了高应变速率拉伸下的变形机理。

关键词：铝锂合金力学性能高应变速率织构

时效制度对2195铝锂合金组织和力学性能的影响

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稀有金属材料与工程 2022年第10期51卷 3884-3891页

作者：王云徐勇夏亮亮陈帅峰尹阔门向南邓涛张士宏华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心辽宁沈阳110016 航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司四川成都610092

采用硬度测试、拉伸实验和透射电镜等方法分析不同时效制度下2195铝锂合金组织与力学性能的变化。结果表明,单级时效的峰时效制度为160℃/56 h和190℃/16 h,峰值抗拉强度分别为565、541 MPa,延伸率分别为6.3%和7.1%。双级峰时效190℃/4 ... 详细信息

采用硬度测试、拉伸实验和透射电镜等方法分析不同时效制度下2195铝锂合金组织与力学性能的变化。结果表明,单级时效的峰时效制度为160℃/56 h和190℃/16 h,峰值抗拉强度分别为565、541 MPa,延伸率分别为6.3%和7.1%。双级峰时效190℃/4 h+160℃/32 h的抗拉强度和延伸率均优于单级峰时效,分别为588 MPa和13.5%。双级时效合金基体中细长T1相及密集区对强度提升有重要作用,较窄的晶界无沉淀析出带和晶内胞状区域是合金塑性显著改善的主要因素。采用190℃/4 h+160℃/32 h的双级时效制度可获得比单级时效更优异的综合力学性能。

关键词： 2195铝锂合金时效制度析出相力学性能

GH4169高温合金薄壁管1D弯曲半径冷胀推弯成形研究

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航空制造技术 2022年第10期65卷 75-81页

作者：方继钊郭伟陈根发杨坪川邓涛门向南航空工业成都飞机工业(集团)有限责任公司成都610092

基于冷胀推弯成形技术,设计制造了高温合金管冷胀推弯成形模具,并借助数值模拟分析了1D弯曲半径高温合金管冷胀推弯成形过程的变形特点。提出采用不同性能聚氨酯组合填充的方式,成功解决了高温合金管冷胀推弯过程中的塌陷问题。从聚氨... 详细信息

基于冷胀推弯成形技术,设计制造了高温合金管冷胀推弯成形模具,并借助数值模拟分析了1D弯曲半径高温合金管冷胀推弯成形过程的变形特点。提出采用不同性能聚氨酯组合填充的方式,成功解决了高温合金管冷胀推弯过程中的塌陷问题。从聚氨酯填料、顶缸压力、润滑条件(摩擦)3个方面得出了GH4169–G52×1.0规格高温合金管冷胀推弯的最优工艺条件。通过试验验证了工艺参数的准确性,实现了高温合金管冷胀推弯成形的工程化应用。

关键词：高温合金小弯曲半径管冷胀推弯成形数值模拟工艺参数

刚性模和柔性介质拉深成形工艺对GLARE层板筒型件成形极限及壁厚分布的影响规律

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锻压技术 2022年第8期47卷 53-59页

作者：门向南闫东东郎利辉张弛烨郭庆磊李磊成都飞机工业(集团)有限责任公司四川成都610073 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191 北京卫星环境工程研究所北京100094 中国人民解放军93175部队吉林长春130000

开展了刚性模和柔性介质拉深成形工艺对0°和45°方向纤维铺层方式的未固化GLARE层板筒型件的壁厚分布、成形极限及破裂形式的影响规律研究。结果表明,柔性介质拉深成形工艺较刚性模拉深成形工艺下未固化GLARE层板筒型件的最小壁厚增加... 详细信息

开展了刚性模和柔性介质拉深成形工艺对0°和45°方向纤维铺层方式的未固化GLARE层板筒型件的壁厚分布、成形极限及破裂形式的影响规律研究。结果表明,柔性介质拉深成形工艺较刚性模拉深成形工艺下未固化GLARE层板筒型件的最小壁厚增加了0.01 mm,壁厚分布更加均匀;采用柔性介质拉深成形GLARE层板筒型件时,沿0°方向纤维铺层较沿45°方向纤维铺层的成形极限深度提高了15.2%;此外,纤维铺层方向还影响着GLARE层板筒型件的破裂形式,筒型件的破裂位置与铺层方向一致。因此,采用柔性介质拉深成形工艺可制备更深的GLARE层板筒型件,同时结合不同结构的构件优化纤维的铺层方式,可提高构件的壁厚一致性,避免构件在成形过程中产生破裂缺陷。

关键词： GLARE层板成形极限壁厚分布破裂形式柔性介质拉深成形

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航空变曲率内蒙皮零件精确成形参数优化

锻压技术 2022年第11期47卷 116-122页

作者：李晓军门向南毕四龙谢延敏杜凌峰邓涛周雄成都飞机工业(集团)有限责任公司四川成都610092 四川成飞集成科技股份有限公司四川成都610091 西南交通大学机械工程学院四川成都611756

为推动复杂曲面航空钣金构件的快速制造,以航空变曲率内蒙皮零件为研究对象,基于冲压拉深技术,通过设计合理的工艺模型并结合有限元分析手段来实现零件的精确成形。以零件减薄率为目标响应值,以压边力、凹模与板料间的摩擦因数、压边圈... 详细信息

为推动复杂曲面航空钣金构件的快速制造,以航空变曲率内蒙皮零件为研究对象,基于冲压拉深技术,通过设计合理的工艺模型并结合有限元分析手段来实现零件的精确成形。以零件减薄率为目标响应值,以压边力、凹模与板料间的摩擦因数、压边圈与板料间的摩擦因数为优化变量,设计3因素5水平正交试验,建立了BP神经网络代理模型,并通过粒子群优化算法(PSO)求解得到最佳的工艺参数组合:压边力为607 kN、凹模与板料间的摩擦因数为0.20、压边圈与板料间的摩擦因数为0.13。采用优化后的工艺参数进行成形仿真,零件的减薄率与成形质量均有所改善,仿真模型的预测值与实际值的平均绝对百分比误差MAPE为2.49%,满足优化精度要求。同时,采用优化后的参数进行工艺试验,一次即成形出合格零件,其实际减薄率与仿真模型预测值的相对误差不大于4.8%,验证了仿真模型的准确性,也证明了优化方法的有效性。

关键词：变曲率内蒙皮零件压边力摩擦因数 BP神经网络粒子群优化算法减薄率

TC4三层板结构超塑成形/扩散焊接工艺研究

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TC4三层板结构超塑成形/扩散焊接工艺研究

作者：门向南南京航空航天大学

学位级别：硕士

超塑成形/扩散焊接（简称SPF/DB）工艺,是南南南天领域成形研究的重要内容之一。钛合金多层板南心结构件由于其良好的结构形态、较轻的零件重量和简化的零件数量,一直以来是工艺应用的重点。目前钛合金SPF/DB工艺虽己进入使用阶段,但我... 详细信息

超塑成形/扩散焊接（简称SPF/DB）工艺,是南南南天领域成形研究的重要内容之一。钛合金多层板南心结构件由于其良好的结构形态、较轻的零件重量和简化的零件数量,一直以来是工艺应用的重点。目前钛合金SPF/DB工艺虽己进入使用阶段,但我国在SPF/DB技术上与发达国家相比还存在较大的差距。因此,开展钛合金等先进材料的SPF/DB技术研究,对降低成本,提高构件性能,增加飞机推重比具有非常重要的意义。本文结合数值模拟,采用先扩散焊接后超塑成形的方法,开展TC4三层板结构超塑成形/扩散焊接工艺研究和探讨。本文首先依据超塑成形和扩散焊接基本原理和变形机理,确定TC4三层板结构SPF/DB的实验方案,提出显微组织分析焊合率和晶粒尺寸的方法,分析了超塑成形/扩散焊接过程的影响因素。在理论和实验工艺的基础上,利用MARC软件对TC4三层板结构的超塑成形过程进行数值模拟,优化成形零件结构,预测成形零件的壁厚分布,讨论应变速率对成形结果与成形时间的影响,证明1x10-3 s-1为最佳成形应变速率,并获得最大应变速率恒定条件下的超塑成形压力—时间（p-t）曲线。对成形零件壁厚分布情况及成形结果进行分析,根据不同扩散焊接部位的显微组织计算焊接接头的焊合率及晶粒尺寸,讨论不同变形量对晶粒尺寸影响。结果表明:成形零件整体壁厚均匀,最大减薄率为32%;扩散焊接接头的焊合率较高,最大值为100%;成形后晶粒尺寸较原始晶粒尺寸明显长大,并且芯板的左、右肋和成形圆角处的晶粒尺寸较其余部位小;成形零件上面板质量较好,下面板出现一处明显的沟槽,芯板成形较好。对比数值模拟结果与实验结果,表明二者吻合较好,数值模拟可靠。

关键词： TC4 超塑成形/扩散焊接（SPF/DB）数值模拟夹层结构焊合率沟槽