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管坯大变形自由推压缩径残余应力的研究

中国机械工程 2021年第11期32卷 1354-1360页

作者：刘恒王连东王晓迪刘超燕山大学车辆与能源学院秦皇岛066004 燕山大学机械工程学院秦皇岛066004 唐山学院交通与车辆工程系唐山063000

管坯大变形自由推压缩径时端部存在翘曲,即端部外径大于定径区外径。针对端部翘曲区进行变形分析,并基于平衡条件推导了周向残余应力与翘曲变形和剪应力的关系表达式,揭示了由内表面层到外表面层整体存在周向残余拉应力的事实。在三向... 详细信息

管坯大变形自由推压缩径时端部存在翘曲,即端部外径大于定径区外径。针对端部翘曲区进行变形分析,并基于平衡条件推导了周向残余应力与翘曲变形和剪应力的关系表达式,揭示了由内表面层到外表面层整体存在周向残余拉应力的事实。在三向液压机上进行219 mm×7.5 mm无缝钢管的双侧大变形缩径,在缩径管件上截取包含端部翘曲区和定径区的试样,在其内外表面不同区域选取测量点,并采用X射线衍射法测量残余应力,端部翘曲区测量结果与理论分析结果趋势一致。针对缩径管件变形过程,采用ABAQUS软件进行有限元模拟,缩径变形及缩径力的模拟结果与缩径试验结果吻合,内外表面层残余应力的模拟结果与X射线衍射法测量结果趋势一致。给出了自定径区至端部沿壁厚方向及沿轴向方向的残余应力分布规律。

关键词：管坯大变形自由推压缩径端部翘曲残余应力 X射线衍射法

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往复式喷射成形管坯沉积特性及运动参数优化

中国有色金属学报 2007年第6期17卷 878-884页

作者：马万太宋红媛张豪张捷南京航空航天大学机电学院南京210016 上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室上海200030 张家港华通喷射成形有限公司张家港215625

介绍基底往复式喷射成形制备大壁厚管坯的工艺原理。研究单层沉积轨迹特性及其数学模型,针对沉积轨迹螺旋特性,分析基底运动参数(ω,v)对单层沉积特性的影响。建立多旋转周期沉积轮廓叠加的单层沉积厚度模型,利用该模型在不同沉积轨迹... 详细信息

介绍基底往复式喷射成形制备大壁厚管坯的工艺原理。研究单层沉积轨迹特性及其数学模型,针对沉积轨迹螺旋特性,分析基底运动参数(ω,v)对单层沉积特性的影响。建立多旋转周期沉积轮廓叠加的单层沉积厚度模型,利用该模型在不同沉积轨迹螺距下,对沉积厚度进行计算仿真,获得保证均匀沉积面的运动参数优化条件。在此基础上,提出单层沉积厚度的简易计算方法,并通过实验进行了验证,测量结果与预测值一致性较好。将研究结果用于实际喷射成形管坯生产中,制备得到表面形貌良好、性能稳定的管坯。

关键词：管坯往复式喷射成形参数优化沉积轨迹沉积层厚度

电磁场下AA3003/AA4045铝合金复层管坯水平连铸技术（英文）

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2015年第8期25卷 2675-2685页

作者：武立康慧君陈宗宁刘宁王同敏大连理工大学材料科学与工程学院三束材料改性教育部重点实验室大连116024 大连理工大学原材料特种制备技术实验室大连116024

采用数值模拟方法研究在电磁场下AA3003/AA4045铝合金复层管坯的水平连铸制备过程。为了考察电磁场对复层管坯水平连铸过程的影响,建立一个三维分析模型并对有无施加电磁场时的两个水平连铸过程分别进行全面地模拟与分析。数值模拟结果... 详细信息

采用数值模拟方法研究在电磁场下AA3003/AA4045铝合金复层管坯的水平连铸制备过程。为了考察电磁场对复层管坯水平连铸过程的影响,建立一个三维分析模型并对有无施加电磁场时的两个水平连铸过程分别进行全面地模拟与分析。数值模拟结果表明:施加旋转电磁搅拌后,铝合金熔体的紊流作用增强,糊状区的范围增大,糊状区的温度梯度减小且温度场变得均匀,铝合金熔体的固相率下降。这些改变有利于复层管坯组织的细化及复合界面元素的扩散。采用与数值模拟相同的工艺参数进行实验,结果证实在电磁场作用下复层管坯组织得到细化并且复合界面的元素扩散作用增强。

关键词：铝合金复层材料管坯水平连铸电磁搅拌数值模拟

往复式喷射沉积管坯制备中喷射高度的闭环控制

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中国有色金属学报 2007年第2期17卷 254-259页

作者：马万太王晓勇张豪张捷南京航空航天大学机电学院南京210016 上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室上海200030 张家港华通喷射成形有限公司张家港215625

分析了往复式喷射沉积制备大壁厚管坯的工艺原理,研究了喷嘴喷射高度在线检测及闭环控制方法及技术。喷射高度控制系统包括漏包提升执行机构、沉积层厚度在线测量、基于PLC的喷嘴高度控制。提升执行机构采用伺服电机驱动的丝杠螺母机构... 详细信息

分析了往复式喷射沉积制备大壁厚管坯的工艺原理,研究了喷嘴喷射高度在线检测及闭环控制方法及技术。喷射高度控制系统包括漏包提升执行机构、沉积层厚度在线测量、基于PLC的喷嘴高度控制。提升执行机构采用伺服电机驱动的丝杠螺母机构,针对沉积层间断增长的特点,采用间断提升控制方式;研究了沉积层厚度在线测量方法,分析了收集基底形状误差对测量及控制精度的影响并提出多点测量方案。理论分析表明,采用三点测量法可消减基底形状误差的影响。对不同内径及壁厚的管坯进行了喷射实验,喷射高度累积误差低于5%,较好地满足了大壁厚管坯制备对稳定的喷射高度的要求。

关键词：管坯闭环控制往复式喷射沉积喷射高度沉积层厚度在线测量

大尺寸喷射沉积耐热铝合金管坯楔压致密化与力学性能

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中国有色金属学报 2008年第8期18卷 1383-1388页

作者：陈振华陈志钢陈鼎贺毅强陈刚湖南大学材料科学与工程学院长沙410082

基于多道次局部小变形累积致整体成型的工艺思路,采用一种新型的楔形压制工艺,对大尺寸Al-Fe-V-Si耐热铝合金喷射沉积管坯进行有效致密化,压制出尺寸为douter330mm×dinner314mm×78mm及douter330mm×dinner312mm×113mm的力学性能良好... 详细信息

基于多道次局部小变形累积致整体成型的工艺思路,采用一种新型的楔形压制工艺,对大尺寸Al-Fe-V-Si耐热铝合金喷射沉积管坯进行有效致密化,压制出尺寸为douter330mm×dinner314mm×78mm及douter330mm×dinner312mm×113mm的力学性能良好、整体均匀致密、外形圆整的耐热铝合金管材,并对楔形压制的致密化规律及其合金的组织与性能进行研究。结果表明:不锈钢包套在楔形压制过程中可以适当增大静水压力,并改善管坯的温度均匀性,使管坯中的孔洞显著锻合,材料的有效承载面积增加,沉积坯中的弱界面和层状组织得到有效改善,从而使其成形性能得以提高;当楔形压制的变形程度为50.4%时,管坯的力学性能及相对密度由沉积态的σb=125MPa,δ=15%,82%分别提高到301MPa,9.3%及99.3%。该工艺适合于加工大尺寸多孔金属管坯,具有经济、实用的优点及较好的工业应用前景。

关键词：耐热铝合金多层喷射沉积管坯楔形压制致密化力学性能

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管坯电磁胀形的塑性动力分析

材料科学与工艺 2004年第6期12卷 637-641页

作者：李忠李春峰江宏伟于海平哈尔滨工业大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

在简化电磁力的基础上，根据薄壁壳屈服准则，对管坯在电磁力作用下的变形过程进行了理论分析．在理想刚塑性、双线性假设的墓础上分别得出位移、速度、加速度的解析表达式．前者可直观地反映成形系统各个因素对成形过程的影响，为工程... 详细信息

在简化电磁力的基础上，根据薄壁壳屈服准则，对管坯在电磁力作用下的变形过程进行了理论分析．在理想刚塑性、双线性假设的墓础上分别得出位移、速度、加速度的解析表达式．前者可直观地反映成形系统各个因素对成形过程的影响，为工程应用提供参考，但在磁压力幅值较小、持续时间较长时误差较大；后者表达式相对复杂，但结果更为合理，有助于深入理解电磁胀形的变形机理．

关键词：胀形管坯成形过程刚塑性磁压力薄壁变形机理动力分析基础屈服准则

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喷射成形管坯形状演变过程模拟

材料科学与工艺 2010年第6期18卷 767-771页

作者：刘东明赵九洲李木森山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室济南250061 山东大学南校区材料科学与工程学院济南250061 中国科学院金属研究所沈阳110016

为了实现喷射成形管件的精确控制和深入理解喷射成形过程,建立了描述喷射成形管坯形状演化过程的数学物理模型,并对沉积坯上一点的生长速度进行了修正,使模型更符合实际情况.模拟结果表明:在喷射成形过程中,接收管水平移动速度、接收管... 详细信息

为了实现喷射成形管件的精确控制和深入理解喷射成形过程,建立了描述喷射成形管坯形状演化过程的数学物理模型,并对沉积坯上一点的生长速度进行了修正,使模型更符合实际情况.模拟结果表明:在喷射成形过程中,接收管水平移动速度、接收管外径和起始沉积距离等是喷射成形管坯形状和尺寸的重要参数,它们对管坯的形状演变将产生重要影响.稳定生长的管坯大致可分为3个区域,后部过渡区、直径均匀的中间区和前部过渡区.模拟结果与实验结果吻合得较好.

关键词：喷射成形管坯形状演化模拟

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薄壁白铜管坯电磁连铸

中国有色金属学报 2008年第3期18卷 439-443页

作者：李新涛郭照相赵祥伟李廷举高新张铜股份有限公司大连理工大学铸造中心大连116024 大连理工大学铸造中心

为获得高质量的薄壁白铜管坯,提出了在水平连铸过程中施加旋转电磁场的管坯连铸新方法,并采用BFe10-1-1合金进行实验,考察了电磁场对白铜管坯表面质量、凝固组织和力学性能的影响。结果表明:在连铸过程中施加旋转电磁场能够提高金属液... 详细信息

为获得高质量的薄壁白铜管坯,提出了在水平连铸过程中施加旋转电磁场的管坯连铸新方法,并采用BFe10-1-1合金进行实验,考察了电磁场对白铜管坯表面质量、凝固组织和力学性能的影响。结果表明:在连铸过程中施加旋转电磁场能够提高金属液的流动性和充型能力,消除表面裂纹缺陷,从而制备出表面光滑的薄壁白铜管坯;在电磁力的作用下管坯凝固组织显著细化,富镍相由针状转化为团块状,同时铸造应力由未施加电磁场时的7.2MPa下降至0.32MPa;随着凝固组织的改善,施加磁场的管坯抗拉强度和伸长率与未施加磁场管坯的相比分别提高5%和36%。

关键词：白铜合金管坯连铸旋转电磁场

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空心铜管坯水平电磁连铸过程的电磁效应研究

西安交通大学学报 2005年第9期39卷 1003-1006页

作者：李丘林李新涛李廷举金俊泽刘伟鲍崇高清华大学深圳研究生院深圳518055 大连理工大学铸造工程研究中心大连116023 西安交通大学材料科学与工程学院西安710049

以中试规模的空心管坯水平连续铸造系统为基础,研究了不同功率的中频电磁场对空心铜管坯凝固组织及力学性能的影响,提出了在空心铜管坯水平连铸过程中施加中频电磁场改善铸坯质量的方法.研究结果表明:当施加频率为1 kHz的电磁场时,空心... 详细信息

以中试规模的空心管坯水平连续铸造系统为基础,研究了不同功率的中频电磁场对空心铜管坯凝固组织及力学性能的影响,提出了在空心铜管坯水平连铸过程中施加中频电磁场改善铸坯质量的方法.研究结果表明:当施加频率为1 kHz的电磁场时,空心管坯的表面粗糙度降低了约50%;当施加功率为20 kW的电磁场时,空心铜管坯的组织得到细化,抗拉强度提高了约40%,延伸率提高了50%;当施加30 kW的电磁场时,铜管坯组织粗化,力学性能下降.

关键词：中频电磁场水平连铸管坯凝固组织力学性能空心管坯水平连续连铸过程铜管坯效应研究