董瑞强[1]2004年在《航空铝合金残余应力引起构件变形的数值模拟》文中进行了进一步梳理7000和2000系列变形铝合金具有优良的力学性能与加工性能等，是各种军用与民用飞机的主要结构材料。这些铝合金为获得高强度，必须进行固溶与时效处理，其中在淬火过程中会产生很大的残余应力。残余应力的存在直接影响构件的疲劳强度、抗应力腐蚀性能及尺寸稳定性，并导致后续机械加工过程中产生变形。因此，研究航空铝合金构件中的淬火残余应力就显得非常重要。本文主要采用数值模拟、理论分析、实验验证等方法，对航空构件淬火残余应力的产生及影响进行了研究。主要工作集中在以下几个方面： 1、阐述了本学位论文的选题背景，在查阅国内外研究文献的基础上，归纳总结了航空铝合金淬火残余应力的研究概况，给出了论文的主要研究目标、内容及方法。 2、建立了航空铝合金板材淬火过程的弹塑性力学模型，对航空铝合金板材温度场与应力场进行了数值模拟，模拟过程考虑了材料特性随温度变化的影响，并对不同的淬火影响因素进行了分析。对机械拉伸法消除铝合金板材残余应力进行了模拟研究，将研究结果与相关文献实验结果作了比较验证，取得了较好的一致性。 3、研究了铝合金板材材料去除过程中由残余应力释放引起变形的数值求解方法。采用有限元的方法模拟了铝合金板材在不同工艺条件 浙江工业大学硕士学位论文下残余应力释放引起的变形问题，并制备试验件进行了变形实验验证，数值模拟结果与实验结果基本吻合。 4、建立了某军用飞机隔框零件比例件叁维淬火过程有限元模型，模拟得到其叁维瞬态温度场与应力场。研究了隔框比例件在不同材料去除过程中由残余应力释放引起的变形问题。对底面加工、槽面加工时残余应力释放引起的变形进行数值模拟，得到了残余应力对隔框构件加工变形影响最小的材料去除方式。 本文的研究得到了国家自然科学基金(项目号:50175102)与浙江省自然科学基金(项目号:M503034)的资助。
王秋成[2]2003年在《航空铝合金残余应力消除及评估技术研究》文中指出7000和2000系列变形铝合金具有优良的力学性能与加工性能等,因此广泛地用作各种军用与民用飞机的主要结构材料。航空铝合金为了获得高强韧性,必须进行固溶与时效处理,在淬火过程中产生很大的淬火残余应力。残余应力直接影响航空铝合金结构件的疲劳强度、抗应力腐蚀能力、尺寸稳定性与使用寿命,并导致后续机械加工过程中,由于材料内部的残余应力的释放,容易产生很大的加工变形。因此,研究航空铝合金残余应力控制与消除技术是极为重要的。本论文的研究工作,主要有以下几个方面: 1.研究了铝合金构件内部残余应力的测试与评估技术。首先概述了国内外残余应力测试技术的研究历史与现状,在此基础上,分析了逐层钻孔法、X射线法测量航空铝合金结构件表层残余应力的原理与方法。其次,基于线弹性断裂力学原理,研究了一种被称为裂纹柔度法的残余应力测试新技术,详细分析了其测定原理、方法与实验装置。实验测定了7075铝合金板材在T73、T7351、T7352、T7353状态下的全厚度残余应力分布规律。研究结果表明它比逐层钻孔法及X射线衍射法具有更好的敏感性与精确度。 2.对7075铝合金板材与隔框模锻件的淬火残余应力进行了理论分析与实验研究。首先针对铝合金板材淬火过程的特点,建立了铝合金板材淬火过程的(热)弹塑性力学模型,推导了7075铝合金构件淬火过程瞬态温度场、应力场与残余应力场的计算方法,并在大型有限元软件ABAQUS、ANSYS上实现了7075铝合金板材与某飞机隔框模锻件淬火过程中温度场与热应力场的数值模拟,以及淬火残余应力形成和分布情况。进行了7075铝合金淬火时效热处理试验,并测定了7075铝合金试样在T73工艺状态、AQ工艺状态以及100℃-250℃高温条件下的机械性能,残余应力实验结果与模拟结果对比具有很好的一致性。 3.研究了机械法消除铝合金残余应力的理论与方法。首先概述了国内外机械拉伸法(Txx51)、模压法(Txx52)与模拉压法(Txx54)的研究现状;其次,建立了机械法消除铝合金板材残余应力的弹塑性力学模型,采用数值模拟方法系统分析了机械拉伸(模压)变形量、分段模压时的重迭区域等关键工艺参数对残余应力消除效果的影响。研究结果表明:机械拉伸法(Tx51)是简单形状零件消除残余应力的理想方法,仅1.O%永久拉伸变形量就基本消除了7075铝合金板材中的淬火残余应力,但需4.0%永久拉伸变形量才能完全消除残余应力。而模压时重迭区域愈大,消除残余应力效果愈好。 4.研究了深冷处理(T7x53)法消除铝合金残余应力的理论与方法。首先概括了国内外深冷处理(T7x53)法消除铝合金残余应力的研究概况;其次,在
徐飞飞[3]2010年在《整体薄壁结构件残余应力预测与铣削加工变形研究》文中提出航空整体薄壁结构件的加工变形问题是一直困扰航空制造业的技术难点之一,实现薄壁结构件加工变形的预测和控制具有重大的理论意义和工程应用价值。为此,本文以航空铝合金7075-T7为研究对象,围绕引起整体结构件加工变形的主要原因,采用有限元模拟、实验验证等手段研究了航空铝合金毛坯板材的淬火、残余应力的拉伸消除以及整体薄壁件的铣削加工过程。首先,鉴于残余应力是引起加工变形的重要因素,本文为得到整体结构件的初始状态,运用准耦合方法对淬火过程中的温度场和应力场进行了模拟；预测了淬火冷却过程中毛坯件表层和心部温度的变化规律以及在冷却过程中所产生的极大的温度梯度；模拟了淬火过程中残余应力的变化趋势以及淬火后最终的叁向残余应力分布情况；对模型中间截面淬火后残余应力以及弹性和塑形应变分布进行了分析,通过分析再次验证了淬火残余应力的产生原因。其次,模拟了拉伸法消除淬火残余应力的整个过程,并分析了拉伸法对毛坯件残余应力以及塑性变形的影响。针对不同拉伸量情况下,对毛坯件残余应力、塑性应变分布进行了分析,得出在拉伸量为3%时,产生了2.4%的永久变形量,应力消除量达到89.5%。而通过对比应力以及塑性应变的分布,验证了拉伸法消除残余应力的机理。再次,建立了初始残余应力释放和重分布引起工件变形的有限元模型。采用生死单元技术对工件进行分层材料去除模拟,分析了不同剥层深度下的工件变形量,同时分析和掌握了在材料去除过程中残余应力的释放和重分布规律。根据某飞机上的一个整体多框结构件简化而设计了相应的比例件有限元模型,分析了不同拉伸量下的残余应力释放所引起的该比例件模型的变形量。最后,研究了采用有限元方法对铣削加工进行数值仿真所涉及的关键技术：毛坯初始应力加载、切削参数的合理描述、铣削力和铣削热载荷的加载以及动态走刀过程的实现等。分别对单因素作用下工件的加工变形规律进行了模拟。建立了多因素耦合作用下工件变形的预报模型,预测了两框结构件在多因素耦合作用下工件的整体加工变形,并通过加工工艺参数的优化,减小了工件变形量。最后在五轴数控加工中心上对相同尺寸参数的工件进行了加工实验,采用叁坐标测量机测量了工件的加工变形情况,验证了预报模型的正确性。
胡耀阳[4]2012年在《航空铝合金坯料残余应力及其控制措施的研究》文中研究指明2×××和7×××多种牌号的铝合金兼顾质轻、比强度高、耐腐蚀性好、抗应力疲劳性能优异、良好的机械加工性能等优点，是现代航空、航天、武器装备等领域必不可少的关键材料，其中7075铝合金厚板广泛应用于运载火箭、战机、民机、高速列车等的承载整体结构件，尺寸往往很大。该类整体航空部件除尺寸大外，结构也非常复杂，一般都需要经过数控铣削、增量轧压等工艺过程，然而，整体结构件的理想形状和尺寸很难获得，总是伴随着变形、翘曲甚至报废。引起这些问题的主要原因是残余应力。另外,疲劳、断裂、腐蚀与磨损等失效方式也都与残余应力密切相关。因而研究残余应力的大小及其分布规律具有重要意义，可为进一步的有效利用或者消除残余应力提供技术指导。本文主要做了如下工作：较为系统的阐述了铝及其合金尤其是航空铝合金的发展与应用、残余应力的产生与分类以及残余应力对航空工业的危害等。介绍了目前主流的或较为可靠的航空铝合金残余应力测试技术，阐述了X射线衍射法、中子衍射法、钻孔法、裂纹柔度法测量残余应力的原理与方法。其次，自制了测量装置，将一种被称为压痕应变法的残余应力测试新技术首次引入到航空铝合金厚板残余应力的测量，结合试验测量过程，对压痕应变法的测量原理、试验标定等过程进行了细致的阐释。测量了厚度为50mm的7075铝合金淬火板坯的表面残余应力，并和基于Ansys软件的有限元数值模拟结果进行对比，二者基本一致。在验证了有限元仿真结果可靠性的前提下，进一步用瞬态有限元法对一系列不同厚度的7075铝合金板材进行了淬火残余应力模拟，并揭示了其形成机理与分布规律。为航空铝合金厚板的后续机械加工提供指导。将用于型材成形的拉弯法引入到航空铝合金坯料残余应力的消除或者控制，用Ansys软件对同时拉伸和弯曲进行了有限元模拟，分别对先拉后弯和先弯后拉进行了相关的数值计算，并给出了最终的残余应力解析式。该部分作为残余应力控制方法的一次尝试和探究，希望起到抛砖引玉的作用。
唐志涛[5]2008年在《航空铝合金残余应力及切削加工变形研究》文中研究说明航空整体结构件具有结构复杂、尺寸大、材料去除率高、薄壁部位多、刚性差等特点,在加工过后,零件通常会出现弯曲、扭曲或弯扭组合等变形,加工精度难以达到设计要求。本文以航空铝合金7050-T7451为研究对象,围绕引起整体结构件加工变形的主要因素,即毛坯初始残余应力的释放与重分布,铣削加工引入的残余应力,以及铣削力、铣削热和装夹载荷的作用,借助理论分析、实验研究和数值模拟等研究手段,研究影响变形的各因素在加工的各阶段所起的作用及引起的变形形式,明确整体结构件加工变形的产生机理,从而为航空整体结构件的加工变形的控制和工艺参数优化提供理论依据。分析航空铝合金预拉伸板7050-T7451内部残余应力的产生机理,指出毛坯初始残余应力主要在热轧和固溶化淬火工艺过程中产生,采用预拉伸的方法进行消减;基于裂纹柔度法测量铝合金厚板内部残余应力的分布规律,采用有限元法计算得到测试试样的裂纹柔度函数,在分析应力计算不确定度来源的基础上,研究裂纹柔度法中插值函数及其阶数的选择对应力计算结果不确定度的影响,基于应力不确定度的最小化目标,确定9阶勒让德多项式是拟合铝合金预拉伸板内部残余应力的一种理想的插值函数及其阶数;计算得到45mm厚铝合金预拉伸板7050-T7451内部残余应力分布规律,结果表明板内残余应力呈明显的外压内拉的“M型曲线”分布,为分析与预测毛坯初始残余应力引起的加工变形问题奠定基础。采用DEFORM-2D和DEFORM-3D有限元软件,建立二维正交切削加工和叁维斜角切削加工航空铝合金仿真模型。采用Johnson-Cook模型描述材料的流动应力行为,采用单元自适应网格重划技术与分离准则相结合实现切屑与工件的分离,选用无量纲Cockcroft&Latham断裂准则实现材料的断裂,摩擦模型的建立通过划分粘结区和滑动区,分别应用不同的摩擦系数来描述。设计正交切削力实验,验证有限元模型的正确性。基于仿真模型预测热-力耦合作用下工件、切屑中的非均匀应变场、应力场、温度场以及切削力,分析后刀面磨损量、刃倾角、刀刃钝圆半径等刀具几何参数对切削力和切削温度场分布的影响。基于Doelle-Hauk法测量铣削加工航空铝合金工件表面残余应力的状态,结果表明:应力主平面与试样表面基本平行,铣削加工铝合金表面残余应力近似处于二维平面应力状态;采用X射线衍射和电解抛光逐层剥除相结合的方法,测试铣削加工航空铝合金残余应力沿层深的分布规律,分析主轴转速、进给速度、后刀面磨损量对加工残余应力分布规律的影响,结果表明:铣削加工引入的残余应力沿层深的分布与后刀面磨损量密切相关,其次是主轴转速,而每齿进给量对残余应力的影响不大;建立叁维双刃斜角变切屑厚度有限元模型,采用Kistler测力仪获得铣削过程中的动态切削力分布,采用红外热像仪测试得到铣削过程中切屑中的最高温度,通过有限元分析与试验研究相结合,获得不同切削条件下的工件已加工表面温度场的分布规律。基于热-力耦合理论,对铣削加工残余应力的产生机理进行解释。建立航空铝合金初始残余应力的释放与重分布引起加工变形的理论解析模型与有限元模型,基于有限元法分析材料切削去除过程中双向毛坯初始残余应力的释放与重分布引起的矩形板工件加工变形规律,结果表明:毛坯初始残余应力的释放与重分布造成了工件整体上的弯曲变形;采用组合函数近似表达铣削加工引入的残余应力,解决了有限元模型中加工残余应力的自平衡问题。研究铣削加工引入的残余应力引起的加工变形规律,得出结论:加工引入的残余拉伸或压缩应力造成了工件整体上的弯曲变形,加工残余剪切应力造成了工件整体上的扭转变形,且扭转变形量大于弯曲变形量;研究多框体零件隔框加工顺序以及双面结构零件加工工艺对加工变形的影响,基于加工变形的最小化目标,得到最优的隔框加工顺序方案及工艺路线方案。综合考虑毛坯初始残余应力、装夹效应、铣削机械载荷、铣削热载荷、加工引入的残余应力对加工变形的影响,建立多因素耦合作用下工件加工变形的预报模型;设计框类结构件的高速铣削加工试验,采用叁坐标测量机测量工件的加工变形,通过有限元模拟结果与试验结果的比较,验证预报模型的正确性。多因素耦合变形预报模型的建立为进一步研究加工变形的控制技术提供依据。
王晓燕[6]2013年在《铝合金薄壁件铣削变形模型及其残余应力的研究》文中研究说明摘要：在新一代飞机中,大量采用整体结构件,整体结构件具有尺寸大、壁薄、加工精度要求高等特点,加工变形是其制造中存在的突出问题之一,而初始残余应力是引起加工变形的主要因素,加工变形直接影响生产进度和质量,而应力影响构件的使用寿命,因此开展铝合金整体结构件残余应力变化及铣削变形研究具有重大现实意义。本文首先介绍了课题的研究背景以及国内外研究现状,并对研究方法和研究内容进行了论述。第二,利用弹性力学理论,研究了具有双向残余应力的板材在铣削加工后的变形行为,建立含构件铣削前后曲率变化参数的变形预测模型。利用构件铣削前后曲翘变形挠度作为铣削变形量评估参数,并用有限元方法验证了整层铣削件变形模型的准确性。第叁,基于Marc,在Patran界面上开发了铝合金厚板残余应力分析系统,实现了铝合金厚板残余应力分析的参数化和自动化。第四,建立了铝板铣削加工有限元模型,获得了铣削过程中框类零件残余应力变化规律和初始残余应力、铣削率引起的构件底面曲翘变形挠度值,通过回归获得了铣削变形预测模型中的铣削前后曲率变化参数。最后,通过模拟实验,分析了框类件残余应力的分布情况,验证铣削率及框槽数对铣削变形的影响情况,并验证了铣削变形模型的合理性,并分析其误差来源。图89幅,表17个,参考文献70篇。
王少辉[7]2011年在《7085铝合金整体结构件淬火残余应力分析及其消减工艺研究》文中进行了进一步梳理现代航空业对飞机性能的要求越来越高,许多主承力构件如飞机的接头、大梁、隔板、翼框等广泛采用整体化结构设计。铝合金材料具有密度小、强度高、塑性好、耐腐蚀、易成形及表面易处理等诸多特点,长期以来是航空航天工业中的重要结构材料。航空铝合金整体结构件需要经过固溶淬火处理来提高力学性能,但会引起构件内部产生较大的淬火残余应力,导致后续机加工变形,同时残余应力的存在引起构件使用性能下降,极易发生安全事故。因此,淬火残余应力分析及其消减技术的研究成为航空铝合金整体结构件制造的一个重要课题。本文针对7085铝合金航空整体结构件的制造需求,通过材料试验、理论建模、有限元分析等手段,对构件淬火残余应力分布规律及模压法消减淬火残余应力的工艺进行了研究,开展的具体工作如下：(1)在CSS电子万能试验机与RWS50高温蠕变机上开展了7085铝合金常温与高温条件下力学性能试验研究,获得了温度范围为20℃～400℃的7085铝合金的弹性模量、屈服强度等力学参数,为残余应力分析提供了重要依据。(2)依据传热学与弹塑性学理论,建立了7085铝合金框梁结构件淬火、固溶、转移及其模压冷变形等多个物理过程的有限元模型与边界条件。(3)利用ABAQUS有限元软件分析了淬火过程中构件温度场、应力场的分布与变化规律及不同淬火工艺对淬火残余应力的影响。研究表明：淬火结束后构件表面主要分布残余压应力,芯部主要分布残余拉应力,且芯部残余拉应力集中于筋板与腹板交汇处；提高淬火温度与降低固溶温度可降低淬火残余应力,当淬火温度由20℃升高至60℃时,最大残余应力约降低了50%,固溶温度由480℃降低至450℃时,最大残余应力约降低了13%。(4)针对淬火残余应力的分布特点,.提出了采用模具对构件筋板进行冷压缩变形的模压方案,研究了不同压缩量对淬火残余应力消减效果的影响。研究表明：压缩量由1%增加到2%时,残余应力消减效果得到较大幅度的提升,同时在构件芯部引入了少量压应力；压缩量增加到3%时,残余应力消减效果提升得不明显,且构件芯部引入的压应力增大。综合考虑,实际工程中施以2%的压缩量进行模压冷变形为宜。
董辉跃[8]2004年在《航空整体结构件加工过程的数值仿真》文中认为整体结构件的加工变形是困扰航空制造业的难题，许多变形大的整体结构件不得不增加校形工序。而校形工艺又比较“野蛮”化，时常有校裂报废现象，耽误了型号工程，经济损失巨大。本文在阐述整体结构件的国内外加工现状、产生变形原因的基础上，利用数值模拟分析、试验验证的手段研究了航空整体结构件加工过程中的各个阶段，包括毛坯的淬火、淬火残余应力的拉伸消除、切削过程机理和整体结构件的加工过程。 材料去除导致毛坯中的残余应力重新分布是引起加工变形的重要因素。为了得到整体结构件毛坯的初始状态，采用准耦合法对航空铝合金7075进行了淬火模拟，研究了该过程中温度的变化和残余应力的分布规律。进而，在忽略切削载荷的假设条件下对含有淬火残余应力的毛坯进行材料去除模拟。试验证明，模拟产生的比例件的变形与实际加工的比例件的变形非常近似，从而证明了毛坯的初始残余应力是引起整体结构件加工变形的主要因素，同时验证了准耦合淬火法的有效性。 通过淬火可以获得高强度、高韧性的铝合金，同时淬火后分布于毛坯中的残余应力幅值很大。为了消除毛坯的淬火残余应力，必须进行拉伸。所以在获得淬火毛坯的基础上，又进行了毛坯拉伸消除残余应力的数值模拟与分析。模拟分析的预拉伸量分别为1％、2％、3％。预拉伸量在3％时，毛坯产生2.1％-2.6％的永久变形，残余应力消除量约为86％。而且，由拉伸后的毛坯加工所得工件的最大变形量比拉伸前减小94.5％。预拉伸量2％和3％对残余应力的消除和变形的控制影响相差不大，所以7075铝合金毛坯的预拉伸量不超过3％，这完全符合航空铝合金生产工艺的规定。 若要对整体结构件的加工过程进行模拟必须具备：①整体结构件毛坯；②加工过程施加的动态铣削载荷，包括铣削力和铣削热。所以在毛坯淬火和拉伸模拟获得整体结构件毛坯的基础上，本文通过对铣削过程建立有限元模型来研究切削机理，以获得动态切削载荷。目前铣削加工的有限元模型虽然很多，但绝大部分是平面直角(正交)切削加工，对斜角切削加工进行研究的很少，对双刃切削加工进行研究的就更少了。双刃切削加工是在斜角切削的基础上又增加了一个副切削刃，是更接近于实际工况的。所以本文在概括直角切削加工模拟技术的基础上，对双刃切削加工模拟作了深入的研究，对切削加工过程中的各个物理量，如切削温度、切削力、切屑的形成过程及刀具的温度分布等作了分析。所有分析表明，模拟结果是基本合理的，从而为切削加工的参数优化、刀具几何形状的设计提供了更简捷的途径，为建立切削加工优化参数数据库打下了基础，为整体结构件加工变形的控制提供了新浙江大学博士学位论文的手段。 在获得了淬火拉伸状态的整体结构件毛坯以及切削加工过程中的动态载荷的基础上，运用接力计算对一整体结构件—前梁的比例件的加工过程进行了模拟。比例件加工变形的数值模拟结果与车间生产的工件的变形是相似的。所以改方法将是整体结构件加工过程数值仿真的基础。 装夹对类似薄壁零件的整体结构件的加工变形也是具有影响的。为了揭示夹具对残余应力的影响，利用有限元技术模拟了工件加工过程中不同的装夹方案，结果表明，装夹位置对残余应力分布具有重要影响，而装夹顺序对残余应力的分布和幅值无较大影响。通过进一步对比分析各种装夹方案中残余应力引起的工件变形得出结论:夹具分布较平均的装夹方案可获得比较均布的残余应力和较小的变形。另外针对薄壁零件刚性差，制造过程中产生装夹变形严重的工艺难题，采用有限元分析方法，分别对装夹位置、装夹顺序以及加载方式叁个因素在装夹过程中对其产生变形的影响进行了模拟。综合以上叁个影响因素，根据有限元分析结果，在所有备选方案中获得了变形量最小的薄壁零件装夹方案，对提高该类零件的制造精度具有一定的指导作用。关键词:整体结构件;有限元模型;淬火;预拉伸;残余应力;斜角切削;双刃切 削;切屑成形;动态切削载荷;热力祸合;接力计算;加工变形;装夹本论文研究得到了国家自然科学基金项目、国防军工项目、教育部博士点基金项目等国家重点课题的资助
吴道祥[9]2016年在《7050铝合金H型截面长轴锻件成形工艺优化及淬火残余应力消除研究》文中研究表明随着航空航天工业向轻量化发展,带有纵横内筋结构的H型截面铝合金锻件得到广泛的应用。这类构件由于承载大部分载荷且所处工作环境极为恶劣,被要求具有较高的尺寸精度、较好的组织流线分布及优良的综合力学性能。因此,对这类铝合金构件的成形工艺、热处理工艺及后期淬火残余应力消除工艺的研究对提高该类合金锻件的性能至关重要。论文采用热模拟实验、热模锻生产试验、常温力学拉伸、断裂韧性实验、显微组织观察(OM、SEM)、残余应力检测实验、冷压实验及有限元数值模拟,研究了7050铝合金H型截面锻件热模锻成形工艺,研究了固溶温度、淬火介质以及淬火转移时间对7050铝合金试件中第二相粒子、晶粒结构、材料强度及断裂韧性的影响,研究了7050铝合金构件在不同淬火工艺下的残余应力大小、分布及规律,研究了不同模压工艺对7050铝合金构件淬火残余应力的影响。相关结论如下:(1)采用Gleeble试验机对7050铝合金在温度300-450℃,应变速率为0.01-10s-1条件下对7050铝合金进行热压缩试验,得到了合金不同变形情况下的真实应力-应变曲线。对热压缩实验数据进行回归分析,基于双曲正弦Arrhenius方程,建立了用Z参数表示的7050铝合金本构关系。该本构模型为后期的数值模拟分析奠定理论基础。(2)基于响应面优化算法,对7050铝合金H型截面锻件热模锻成形工艺参数进行优化,将优化后的工艺参数应用到实际生产,获得成形质量完好的模锻件。通过对锻件热模锻成形中出现的充填不满、流线穿流、变形不均匀等缺陷问题的形成机理进行分析,结合数值模拟与响应面法(RSM),对热模锻成形工艺参数进行优化,得到锻件成形最优工艺参数。(3)研究和揭示了不同固溶温度对7050铝合金组织和性能的影响。7050铝合金热处理过程中大部分的第二相粒子会随着固溶处理的进行逐渐的融入到基体中去,随着固溶温度的升高,第二相粒子逐渐减少而后趋于稳定。然而随着固溶温度的升高,晶粒发生再结晶的比例也会增大。因此,随着固溶温度升高,合金的强度以及断裂韧性先升高后降低,在固溶温度为470°C时达到峰值,此时合金的抗拉强度(σb)、屈服强度(σ0.2)以及断裂韧性(KIC)分别为567MPa、512MPa和37.2MPa·m1/2。(4)研究和揭示了不同淬火介质、淬火转移时间对7050铝合金组织和性能的影响。不同淬火介质、淬火转移时间对7050铝合金淬火过后第二相粒子体积分数有较为明显的影响,但对淬火过后的组织形态影响不大。四种淬火介质中盐浴淬火工艺下的淬火过后的铝合金中的第二相粒子体积分数最小,因而其时效过后的力学性能最好。其次是淬火介质为水时及淬火介质为20%PAG溶剂;空冷状态下的淬火过后的铝合金中的第二相粒子体积分数最大,因而其时效过后的力学性能最差。另外,水淬工艺下,随着淬火转移时间的增加,淬火过后合金中第二相粒子逐渐增多,时效后合金的力学性能逐渐下降。(5)研究和揭示了不同淬火介质、淬火转移时间对7050铝合金H型截面锻件淬火后残余应力的影响。锻件淬火后表层残余应力为拉应力,芯部为压应力。锻件淬火残余应力主要集中在过渡圆角区域,其随着锻件筋板的厚度增加而增大。另外,锻件表面淬火残余应力随着过渡圆角的增大而增大;芯部淬火残余应力随着过渡圆角的增大反而减小。四种淬火介质当中,淬火介质为空气时锻件淬火残余应力值最小,其次是20%PAG溶剂,水及NaCl溶液下的锻件淬火残余应力相对较高。随着淬火转移时间的增大,锻件截面过渡圆角区淬火残余应力值逐渐减小。(6)研究了不同冷压工艺对7050铝合金H型截面锻件淬火残余应力的影响。通过数值模拟确定先筋顶圆角同时下压,下压结束后再对锻件腹板部分进行冷压是最佳的冷压工艺。优化后的模具使得锻件整个截面淬火残余应力得到有效的控制,锻件残余应力消减到40 Mpa以下。随着模压量的增大,锻件截面过渡圆角区残余应力先减小后增大,在模压量为3%时达到最低值。模压后的试件表面残余应力实验结果与数值模拟结果比较吻合,实验测试值与数值模拟值误差在30MPa以内,说明采用数值模拟的方法测试试件淬火残余应力有着较高的精度。
汪振华[10]2009年在《防锈铝合金弱刚度复杂构件高速铣削工艺研究》文中认为防锈铝合金由于具有较强的反射可见光、热和电磁波的能力是制造雷达中复杂结构弱刚度功能件——波导组件的理想材料,但其高质量的切削加工技术研究较少。高速切削加工技术研究虽然近年来受到广泛重视,但在切削机理、刀具材料、切削参数优化以及切削加工数据库等方面还需要进一步研究,目前高速切削加工技术已经列入了2006-2020年国家中长期科学和技术发展规划。本文采用高速铣削加工技术从铣削力、表面质量、切削参数优化以及弱刚度构件变形控制等方面对防锈铝合金弱刚度复杂构件加工技术进行了系统研究,为此类材料的应用与推广提供了技术支持,具有广阔的应用前景和重要的实际意义。通过对铣削过程的分析建立了叁维铣削分力的理论预测模型,并根据单齿铣削过程中剪切面的面积变化规律对铣削力进行了分类。对防锈铝合金AlMn1Cu进行了高速铣削加工试验,对采集的铣削力信号特征进行时域和频域分析,得到了铣削力信号的变化规律,并采用扫面电子显微镜对高速切削表面形貌进行观察与分析,获得了铣削表面形成机理和加工表面形貌的典型特征。采用单因素试验法、析因试验法以及均匀试验法对AlMn1Cu材料进行了高速铣削加工试验。通过对单因素试验结果分析得到了铣削力和表面粗糙度随切削参数的单因素变化规律,析因试验结果得到了影响高速铣削力和表面粗糙度的重要效应因素,结果表明背吃刀量的影响最显着,而均匀试验结果进一步说明了铣削力和表面粗糙度的变化趋势。从直观分析的结果得到了获得最小表面粗糙度的切削参数组合,并通过试验进行了验证。采用偏最小二乘回归法建立了基于切削参数的铣削力和表面粗糙度预测模型,提高了模型的预测精度。建立了基于切削参数的铣削力和表面粗糙度神经网络预测模型,在此模型的基础上建立了以最高加工效率为目标并以铣削力和表面粗糙度等技术要求为约束条件的切削参数优化数学模型,并提出了一种采用均匀试验设计的初始化种群技术以及无重复个体的稳态繁殖机制的模拟退火遗传混合优化算法,将该算法应用到切削参数优化计算中取得了较好效果。最终在上述技术的支持下建立了切削参数优化系统,并应用该系统提供了不同表面粗糙度技术要求下的最优切削参数组合。采用有限元技术和加工试验相结合的方法得到了不同切削路径下弱刚度典型结构(薄壁、超薄腹板和微型孔／槽)的加工变形规律,并从切削参数和刀具的优化选择、切削路径和夹具的优化设计以及加工前后工件的处理等方面提出了控制与减小弱刚度构件加工变形的总体策略。最后,应用上述研究成果进行了薄壁、雷达波导组件等弱刚度典型构件的高质量切削加工,质量检测结果表明工件的表面粗糙度、形位精度和尺寸精度均达到了技术要求,很好的解决了此类零件的加工问题,同时也为其它弱刚度构件的精密加工提供了参考。
参考文献：
[1]. 航空铝合金残余应力引起构件变形的数值模拟[D]. 董瑞强. 浙江工业大学. 2004
[2]. 航空铝合金残余应力消除及评估技术研究[D]. 王秋成. 浙江大学. 2003
[3]. 整体薄壁结构件残余应力预测与铣削加工变形研究[D]. 徐飞飞. 大连理工大学. 2010
[4]. 航空铝合金坯料残余应力及其控制措施的研究[D]. 胡耀阳. 沈阳航空航天大学. 2012
[5]. 航空铝合金残余应力及切削加工变形研究[D]. 唐志涛. 山东大学. 2008
[6]. 铝合金薄壁件铣削变形模型及其残余应力的研究[D]. 王晓燕. 中南大学. 2013
[7]. 7085铝合金整体结构件淬火残余应力分析及其消减工艺研究[D]. 王少辉. 中南大学. 2011
[8]. 航空整体结构件加工过程的数值仿真[D]. 董辉跃. 浙江大学. 2004
[9]. 7050铝合金H型截面长轴锻件成形工艺优化及淬火残余应力消除研究[D]. 吴道祥. 重庆大学. 2016
[10]. 防锈铝合金弱刚度复杂构件高速铣削工艺研究[D]. 汪振华. 南京理工大学. 2009
标签：航空航天科学与工程论文; 残余应力论文; 数值模拟论文; 有限元论文; 应力集中论文; 应力状态论文; 切削速度论文; 应力应变曲线论文; 铝合金论文; 抗拉强度论文; 锻件论文;