多点成形路径对1561铝合金成形质量影响
6061铝合金挤压型材性能影响因素分析
6061铝合金挤压型材性能影响因素分析1. 引言1.1 背景介绍6061铝合金是一种常用的铝合金材料，具有优良的强度、耐腐蚀性和可焊性，被广泛应用于航空航天、汽车制造、造船和建筑等领域。
挤压是一种常见的加工方法，可以将铝合金材料通过压力挤压成各种截面形状的型材，具有高强度和良好的表面质量。
挤压型材的性能受多种因素影响，包括材料的成分和组织结构、挤压工艺参数、热处理和表面处理等。
了解这些因素对6061铝合金挤压型材性能的影响，对于优化生产工艺、提高产品质量具有重要意义。
本文将对6061铝合金的组成与性能、挤压型材的制备工艺、影响挤压型材性能的因素进行分析，并重点探讨热处理和表面处理对挤压型材性能的影响。
通过综合分析这些因素，旨在为进一步研究和优化6061铝合金挤压型材提供参考，并展望未来的研究方向。
1.2 研究目的6061铝合金是一种广泛应用于航空航天、汽车、铁路等领域的铝合金材料，而挤压型材是6061铝合金的常见制品之一。
研究挤压型材的性能影响因素，对于优化6061铝合金挤压型材的性能具有重要意义。
本研究旨在深入分析6061铝合金挤压型材的性能影响因素，探讨热处理和表面处理对挤压型材性能的影响机制，为进一步提高6061铝合金挤压型材的性能提供科学依据。
通过对挤压型材制备工艺的研究，可以优化生产工艺，提高挤压型材的加工质量和稳定性。
本研究还将对未来研究方向进行展望，为进一步深入探讨6061铝合金挤压型材性能影响因素提供思路和方向。
2. 正文2.1 6061铝合金的组成与性能6061铝合金是一种常用的铝合金材料，它的主要成分是铝、镁和硅。
镁的含量约为0.8%-1.2%，硅的含量约为0.4%-0.8%，其余成分包括铜、锰、铬和锌等。
这些成分的比例和含量对6061铝合金的性能有着重要影响。
6061铝合金具有优良的机械性能，具有较高的强度和硬度，同时具有良好的耐腐蚀性能。
这使得6061铝合金广泛应用于航空航天、汽车工业、电子产品和建筑等领域。
影响A356铝合金车轮旋压成形品质的因素分析_刘智冲
图 ４ 充 型 不 足 Ｆｉｇ．４ Ｆｉｌｌｉｎｇ ｄｅｆｅｃｔ
同一轮型优化后 毛 坯 形 状 如 图 ５ 所 示，毛 坯 厚 度在１８～２０ｍｍ，开口角度为 １８°，毛 坯 末 端 厚 度 适 当 加 大 （压 铸 工 艺 允 许 情 况 下 ）。 更 改 后 的 内 角 充 型 有 明 显 改 善 ，如 图 ６ 所 示 。
摘要：从铸旋铝合金车轮的热旋压成形 工 艺 出 发，分 析 了 Ａ３５６ 材 料 强 韧 化 原 因，分 析 表 明：热 塑 性 变 形可成为 Ａ３５６铝合金强韧化的新途径，以此 为 基 础 发 展 的 铸 旋 成 形 工 艺 可 满 足 汽 车 轮 毂 进 一 步 轻 量 化 的 要求。分析了影响车轮旋压成形的温度、毛坯形状、模具结构等因素，对稳定旋压成 形 工 艺 具 有 实 际 指 导 意 义。
第４卷 第３期
刘智冲等：影响 Ａ３５６铝合金车轮旋压成形品质的因素分析
３３
５ 结语
图 ９ 改 进 后 模 具 结 构 Ｆｉｇ．９ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｄｉｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
文中仅从铸旋铝合金车轮旋压成形工艺出发， 对现有旋压工艺中 的 成 形 关 键 问 题 做 了 分 析，说 明 旋 压 温 度 、毛 坯 开 口 角 度 、模 具 结 构 是 影 响 车 轮 成 形 品质的关键。
收 稿 日 期 ：２０１１－１０－１４ 作者简介：刘智冲（１９７６－），男，河北保定人，硕士，工程师，主要研究方向为材料塑性加工工艺及设备 。
第４卷 第３期
刘智冲等：影响 Ａ３５６铝合金车轮旋压成形品质的因素分析
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１ 材料强韧化的途径
Ａ３５６ 是 一 种 铸 造 铝 合 金，该 合 金 属 于 Ａｌ－Ｓｉ－ Ｍｇ 系 合 金。Ａ３５６ 合 金 的 组 织 为 初 生 α－Ａｌ固 溶 体，共晶 Ｓｉ相，其 中 α－Ａｌ有 较 好 的 塑 性，而 共 晶 Ｓｉ 相硬而脆。当铸件受力时，在 α相与共晶 Ｓｉ相的界 面处应力应变发 生 突 变，使 该 处 产 生 应 力 集 中。 特 别当共晶 Ｓｉ呈片状及外形棱角尖锐时，应力集中程 度大，易使 该 处 产 生 微 裂 纹，使 得 合 金 的 强 韧 性 不 足 ，限 制 了 该 合 金 的 进 一 步 应 用 。
无模多点成形技术在双曲面铝单板加工设备中的研究及应用
无模多点成形技术在双曲面铝单板加工设备中的研究及应用发表时间：2018-10-25T11:02:02.770Z 来源：《防护工程》2018年第13期作者：钟锦[导读] 随着建筑外观的不断发展及变化，双曲面铝单板作为建筑幕墙装饰材料之一，应用越来越广泛钟锦佛山市保利来建材实业有限公司 528000摘要：随着建筑外观的不断发展及变化，双曲面铝单板作为建筑幕墙装饰材料之一，应用越来越广泛，铝单板的双曲面一般采用手工或半手工加工成形。
本文对幕墙装饰铝单板的产品特点进行分析，根据无模多点成形技术的原理，提出一种适用于双曲面铝单板加工的无模多点成形设备冲头群组结构。
关键词：双曲面铝单板；板材成形；群组结构；成形缺陷随着世界经济的发展，人类对房地产及建筑大楼的功能、外观、设计风格要求越来越高，因而现代高端建筑的外观多采用艺术造型，摆脱过时的建筑样式的束缚，放手创造新的建筑风格。
带艺术造型的建筑外观设计，多采用双曲面来实现，而铝合金板材其成形性、可焊性和耐蚀性均佳，经氟碳喷涂表面处理后的铝单板耐候性、保色性强，同时存在重量轻轻易于施工安装、强度够及耐火性能强等优点，固铝单板成为带有双曲面外观设计建筑装饰的主要材料之一。
双曲面或称：三维曲面、自由曲面，其表面曲率从任意方向都是变化的，且无严格规律。
1.背景技术幕墙装饰用双曲面铝单板一般都不成批量，以单件小批量产品为主，如采用模具成形不但成本高，而且产品变化时模具就需要更换，缺乏柔性，极大地延长了产品生产周期。
因此，一般情况下双曲面板采用手工或半手工成形，手工成形存在质量差、精度低、效率低及劳动强度大等缺点，且加工出来的产品达不到理想的表面外观，难以满足高端市场对产品的要求。
2.研究方向采用无模多点成形技术，可以有效的规避模具及手工制造的弊端。
无模多点成形是利用高度可调节的数控液压加载基本群体单元形成离散曲面，进行多点压延的加工技术，将柔性制造技术和计算机控制技术合为一体。
加压成形工艺参数和热处理工艺对6061铝合金组织及性能的影响
沈阳工业大学硕士学位论文Effect of Compacting Process Parameters and Heat TreatmentTechnology on Microstructure and Properties of 6061Aluminum Alloy作 者： 单位：指 导 教 师： 单位： 协作指导教师： 单位： 单位：论文答辩日期：2018年06月02日学位授予单位：沈 阳 工 业 大 学加压成形工艺参数和热处理工艺对6061铝合金组织及性能的影响都凯 材料科学与工程学院 材料科学与工程学院 材料科学与工程学院 袁晓光 教授 黄宏军 副教授摘要本文以6061铝合金为研究对象，采用正交试验，研究不同加压成形工艺参数对6061铝合金显微组织和力学性能的影响；通过SEM、DSC、TEM和拉伸试验等测试方法，研究了6061铝合金的最佳热处理工艺，探究6061铝合金的析出行为及强化机理；最后计算了6061铝合金β″相的析出动力学方程和TTT表达式。
研究表明，比压和模具预热温度对晶粒尺寸影响显著，随着比压和模具预热温度的提高晶粒尺寸分别由81.903μm和60.667μm变化为60.667μm和82.746μm，浇注温度和保压时间对晶粒尺寸无明显影响，随着浇注温度和保压时间的提高，晶粒尺寸变化在10μm之内。
各因素对抗拉强度的影响由大到小依次是：比压、模具预热温度、浇注温度和保压时间；各因素对伸长率的影响由大到小依次是：浇注温度、模具预热温度、保压时间和比压；当浇注温度720℃、比压150MPa、保压时间25s和模具预热温度150℃时，铸件抗拉强度为181.7MPa，伸长率为15.4%。
6061铝合金铸态结晶相有5种成分类型，分别为：AlCuMgSi、MgSi、AlFeSi、AlMnFeSi 和AlMnCrFeSi；4种结构类型，分别为：Al1.9CuMg4.1Si3.3相、Mg2Si相、β-Al5FeSi相和α-Al8Fe2Si相，其中β-Al5FeSi相包括Al5FeSi、Al5(MnFe)Si、Al5(MnCrFe)Si相，α-Al8Fe2Si 相包括Al8Fe2Si、Al8(MnFe)2Si、Al8(MnCrFe)2Si相。
焊丝成分对5E61铝合金TIG焊接头组织和性能的影响
焊丝成分对5E61铝合金TIG焊接头组织和性能的影响毛晓东;谷宁杰;宋小雨;任思蒙;路丽英;李虎田【期刊名称】《焊接学报》【年(卷),期】2022(43)4【摘要】为研究焊丝成分对5E61铝合金船板焊接接头组织和性能影响,试验采用Wire-1561,Wire-5B71和Wire-5E613种焊丝对4 mm厚5E61-H116铝合金船板进行非熔化极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding,TIG焊),并分析了焊接接头的表面形貌、成形质量、微观组织和力学性能.结果表明,在相同的焊接工艺下,3种焊丝接头焊缝成形质量良好,焊缝中心无肉眼可见气孔.不同焊丝接头焊缝区显微组织差异明显,Wire-5B71焊缝晶粒最小,Wire-5E61焊缝晶粒次之,Wire-1561焊缝晶粒最大.由于Mg元素的固溶强化和Er元素的细晶强化,Wire-5E61接头焊缝区显微硬度最大.对接头试样进行拉伸测试,接头断裂位置主要沿熔合线附近的柱状晶区,此位置显微硬度最低.Wire-1561,Wire-5B71和Wire-5E613种焊丝接头抗拉强度分别为322,323和338 MPa,焊接系数分别为0.83,0.84和0.88,断后伸长率分别为13.0%,14.5%和14.5%,满足实际工程应用.【总页数】10页(P86-93)【作者】毛晓东;谷宁杰;宋小雨;任思蒙;路丽英;李虎田【作者单位】中铝材料应用研究院有限公司;东北轻合金有限公司【正文语种】中文【中图分类】TG457.1【相关文献】1.铝合金-不锈钢TIG熔钎焊混合焊丝填充接头组织与性能研究2.铝合金与不锈钢异种金属铝硅药芯焊丝TIG熔钎焊接头组织及性能3.随焊超声冲击对2A14铝合金TIG焊接接头显微组织和力学性能的影响4.焊后热处理对Al-Mg-Zn(-Sc-Zr)合金焊丝焊接7075铝合金焊接接头组织和性能的影响5.焊丝成分对6082-T6铝合金焊接接头组织和性能的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
楔横轧多楔成形铝合金轴心部质量影响规律与疏松位置预测
楔横轧多楔成形铝合金轴心部质量影响规律与疏松位置预测赵静;崔欣;徐文腾;姜晓梅;彭文飞;束学道【摘要】楔横轧多楔成形铝合金轴过程中,模具工艺参数对成形质量影响较大.利用三维建模软件建立了楔横轧多楔成形铝合金轴的有限元模型,在Deform软件平台上模拟了不同楔横轧工艺参数对铝合金轴成形质量的影响.通过数据分析,获得了楔横轧模具不同工艺参数影响楔横轧多楔成形铝合金轴的规律.研究结果为铝合金楔横轧多楔成形模具的设计奠定了基础.【期刊名称】《宁波大学学报（理工版）》【年(卷),期】2018(031)001【总页数】6页(P13-18)【关键词】楔横轧多楔;铝合金轴;工艺参数;心部质量;影响规律【作者】赵静;崔欣;徐文腾;姜晓梅;彭文飞;束学道【作者单位】山东理工大学农业工程与食品科学学院,山东淄博255049;山东理工大学农业工程与食品科学学院,山东淄博255049;山东理工大学农业工程与食品科学学院,山东淄博255049;山东理工大学农业工程与食品科学学院,山东淄博255049;宁波大学机械工程与力学学院,浙江宁波 315211;宁波大学机械工程与力学学院,浙江宁波 315211【正文语种】中文【中图分类】TG335.19楔横轧技术轧制零件的主要变形是在径向对金属材料进行压缩,在轴向对金属材料进行拉伸,基本工作过程是在2个轧辊上加工有楔形模具,它们的旋转方向相同,带动被轧制零件朝相反方向旋转,被轧制零件在模具的作用下形成台阶轴.铝合金的性能优良,相较于钢制零件,铝制零件在满足与钢制零件同等力学性能的要求下,重量减轻70%.楔横轧具有生产效率高、工作载荷小和材料利用率高等优点,被广泛应用于材料的成形[1-4].多楔楔横轧成形过程中,金属的流动规律比较复杂,它是一种非线性的大变形,如果模具工艺参数选择不当,容易产生零件的内部缺陷,影响零件的性能[5-7]. 本文以牌号为 6061的铝合金为研究对象,利用Deform软件平台,对楔横轧多楔成形铝合金轴过程中,不同工艺参数对铝合金轴心部质量的影响规律进行了分析,并预测了易产生内部缺陷的位置.研究结果对于楔横轧多楔成形铝合金轴模具的设计及参数选择提供了依据.1 模拟方案设计数值模拟所需的几何模型利用三维建模软件PRO/E建立,在Deform软件平台中定义划分的单元格属性及其材料属性并进行有限元网格划分,建立有限元模型[2].基于Deform软件平台,分析了不同楔横轧模具工艺参数对铝合金轴成形时心部质量的影响情况.通过分析,选择楔横轧多楔模具的4个主要工艺参数进行研究,分析各因素对轧件心部成形质量的影响的变化规律.试验安排见表1.进行分组单因素试验,即每次只变化1个模具工艺参数,其余参数固定不变.表1 多楔模拟试验安排编号成形角/(°)展宽角/(°) 断面收缩率/% 过渡角/(°)1 24 6 50 35 2 28 3 32 4 28 6 50 35 5 8 6 10 7 28 6 45 35 8 50 9 60 10 28 6 50 35 11 45 12 552 工艺参数对心部质量的影响分析通过轧件关键特征点在轧制过程中各方向应力的变化情况,分析模具工艺参数成形角、展宽角、断面收缩率和过渡角对楔横轧多楔成形铝合金轴过程中对轧件心部质量的影响.圆形轧件的特征点位置如图1所示.图1 轴向特征点的位置示意2.1 成形角对心部应力的影响分析设定断面收缩率ψ=50%,过渡角αz=35º,展宽角β=6º,成形角分别取24º、28º和32º进行模拟试验.追踪特征点 P1的应力应变及其金属的流动情况.图2所示为3个不同成形角情况下,特征点P1分别在X、Y、Z方向上的应力及等效应力.由图2可知,模具刚进入轧制时零件中心应力增大迅速,并很快达到最大值,在最大值处应力变化平稳,且变化幅度较小,轧制阶段结束后就到了模具的精整段,零件中心的应力变为0,轧制结束.由图2(a)可知,零件中心应力在X方向上是拉应力,应力值为正,此拉应力的大小随着成形角的增大而减小.成形角越大,楔横轧模具的成形面就越小,被轧零件与模具沿轴向的接触长度就越小,材料变形就比较容易,所以,零件中心在X方向的应力随着成形角的增大而减小.由图2(b)可知,轧件心部应力在Y方向上的值为负,证明是压应力.此压应力随着模具成形角的增大逐渐增大.其主要影响原因是：随着模具成形角的增大,楔横轧模具成形面的投影面积在Z方向上也将增大,所以零件材料的径向变形也会随着增大,故心部特征点压应力变大.由图2(c)可知,轧件心部应力在Z方向上值为正,证明是拉应力.此拉应力的大小与模具成形角的大小成反比例关系.其主要影响原因是：模具成形角增大,在楔横轧模具的旋转过程中,轧件材料向两端流动更容易,这样轧件材料所受的横向拉应力将减小,故轧件心部Z方向上的应力减小.由图2(d)可知,轧件心部的等效应力的大小与模具成形角的大小成反比例关系.增大模具成形角,则可以减小零件中心的等效应力.图2 不同成形角的心部应力2.2 展宽角对心部应力的影响设定断面收缩率ψ=50%,过渡角αz=35º,成形角α=28º,展宽角分别为6º、8º和10º进行模拟试验.特征点选择心部中心点 P1,追踪其在变形过程中应力应变的变化情况及金属材料的流动规律.图3所示为在3个展宽角下,轧件心部特征点P1在X、Y、Z方向的应力及其等效应力.由图3可知,在模具刚到轧制阶段时,轧件中心部的应力快速增加,很快达到最大值,在最大值处平缓稳定,并且变化幅度不大,随即到模具精整段,心部应力也减小至0,整个轧制过程完成.由图3(a)可知,轧件中心特征点P1在X方向的应力为正值,证明是拉应力.此拉应力的大小与展宽角的大小成正比例关系.展宽角数值越大,心部应力在X方向的拉应力值也会越大.因为当增大模具展宽角时,将会增大轧件材料在轴向的压缩变形量,这样就会使材料在变形过程中受到的阻力增大,轧件材料在轴向延伸的过程中,轧件表面会受到较大的轴向力作用,带动轧件心部材料轴向流动,故轧件心部金属材料受到的拉应力增加.图3 不同展宽角的心部应力由图3(b)可知,轧件中心特征点P1在Y方向的应力为负值,证明是压应力.此压应力的大小与展宽角的大小成正比例关系.展宽角越大,Y方向上的压应力也越大.因为增大模具的展宽角,轧件金属材料在轴向受到的流动阻力也会增加,导致金属在轧件径向产生流动,心部压应力变大.由图3(c)可知,P1在Z方向的应力为正值,是拉应力.此拉应力的大小与展宽角的大小成正比例关系.展宽角越大,Z方向上的拉应力也就越大.原因是当增大模具展宽角时,轧件材料在轴向的流动也会变大,引起轧件材料在横向的变形增大.由图3(d)可知,等效应力大小与展宽角大小成正比例关系.展宽角的值越大,等效应力也越大.2.3 过渡角对心部应力的影响设定断面收缩率ψ=50%,展宽角β=6º,成形角α=32º,过渡角分别为35º、45º和55º,进行轧制仿真模拟,追踪心部特征点P1在3个方向的应力应变变化情况及其轧制材料的流动规律.图4即在3个不同的轧件过渡角的情况下,心部特征点P1在X、Y、Z方向上的应力图.模具刚进入轧制段时,过渡角对轧件中心的等效应力的影响比较小,随即迅速增大,直至达到顶点峰值后开始趋于平缓稳定,变化幅度比较小;精整段之后,轧件心部的等效应力便迅速减小,直到其值变为 0,此时完成整个轧制过程.由图4(a)可知,轧件心部特征点P1在X方向上的应力为正值,证明是拉应力.随着模具过渡角的增大,轧件心部在X方向的应力值减小.其主要影响因素是：在模具主楔变形区的金属轴向变形时,模具侧楔及过渡段金属会对其形成阻碍,过渡角增大,模具成形面和模具轴线夹角也增大,使得模具侧楔对主楔变形区的金属的阻碍变小,故增大模具过渡角,将会使轧件中心部的应力减小.由图4(b)可知,轧件心部特征点P1的应力在Y方向上为负值,证明为压应力.随模具的过渡角增大,轧件心部特征点在 X方向上应力值逐渐减小.主要是因为增大过渡角,侧楔对主楔变形区的金属材料的阻碍减小,轧件金属材料在径向的流动就会减小,导致在Y方向压应力变小.由图4(c)可知,轧件心部特征点的应力在Z方向上为拉应力,随过渡角增大,轧件心部在Z方向的应力值会减小.这是因为：过渡角越大,主楔变形区的轧件金属的流动性就会变好,金属产生的横向变形小,故轧件心部在Z方向的应力减小.由图4(d)可知,增大模具过渡角,将会使轧件中心部的等效应力减小.图4 不同过渡角的心部应力2.4 断面收缩率对心部应力的影响取成形角α=28º,展宽角β=6º,过渡角αz=35º进行单因素模拟,选取45%、50%和60%状态下的断面收缩率对轧制过程模拟实验.图5为轧件心部特征点在不同断面收缩率情况下的 3个方向的应力.由图5可知,轧件心部在开始轧制阶段时,单位时间内应力变化幅度较大,处于应力增加状态,当轧件变形结束后,心部应力开始趋于稳定状态,折线图相对平缓,继续轧制进行精整阶段,应力迅速减低至0,此时已完成轧件的轧制,可进行取件.从图5(a)可知,轧件心部应力值在X方向均为正,是拉应力,随着模具断面收缩率的增加,轧件心部的拉应力值在X方向上呈现降低趋势.其主要影响原因为：随着模具断面收缩率的增加,其径向加工量也随之增大,故轧件金属更容易流向两端,轧件心部特征点在X方向的拉应力会变大.图5 不同断面收缩率的心部应力从图5(b)可知,轧件心部的应力值在Y方向均为负,是压应力,随着断面收缩率的增加,轧件心部的压应力值在Y方向上呈现降低趋势.其主要影响原因为：随断面收缩率的增加,轧件心部的金属更容易沿轴向流动,受到的模具阻力较小,故轧件心部的压应力也较小.从图5(c)可知,轧件心部的应力值在Z方向为正,是拉应力,随着断面收缩率的增加,轧件心部的拉应力值在Z方向上呈现降低趋势.其主要影响原因为：随断面收缩率的增加,使得模具在径向上具有更大的加工量,使得轧件金属更容易进行轴向流动,故横向变形量小,轧件的成形质量更好.从图5(d)可知,随着断面收缩率的不断增加,轧件心部的等效应力呈现降低趋势.3 多楔成形铝合金轴时疏松位置预测从模拟实验的Damage云图(图6)中可以看出,轧件的中心位置最容易出现损伤.铝合金长轴类零件在楔横轧成形时,很容易产生心部疏松和孔洞等缺陷,该类缺陷对产品的质量和寿命影响很大.因此楔横轧加工铝合金轴类零件过程中,对轧件心部的应力和应变的变化情况以及各模具工艺参数对轧件心部应力应变的影响规律进行分析[8],能够有效改善加工过程中出现缺陷的状况.图6 Damage云图多楔楔横轧轧制铝合金轴类零件时,在轧制零件内部往往出现小空隙,俗称“疏松”.零件在轧制过程中轧件内部很容易产生较细小的裂纹,这将降低零件的强度,减少其使用寿命,而且轧制过程形成的裂纹会随着轧制的进行不断生长、扩大形成孔洞,导致零件的强度难以达到要求,甚至出现残次品.对于轧件内部疏松产生的原因,有很多说法及理论.近年来,人们能通过轧制过程中多种因素对零件产生的影响来预测零件缺陷的产生状况.本文对多楔成形铝合金轴类零件的过程中缺陷发生的难易程度进行预测,故主要对最大主应力、最大剪切应力以及平均应力的变化进行研究[9].式中,sm为平均应力;smax为最大剪切应力;s1,s2,s3为三向主应力.剪切应力在零件楔横轧成形过程中呈现周期性变化,为交变应力,较大的剪切应力值将使轧件内部金属的晶格扭曲,微观内应力变大,导致零件失效.从图7可知,在整个楔横轧多楔成形过程中心点P1的值最大,P2、P3点均远低于P1的剪切应力且相互之间差距较小.图7 剪应力当轧件内部产生小裂纹后,这些小裂纹在模具横向力的作用下渐渐演变,直至扩展为孔腔.从图8可以看出,在模具主楔楔入段,轧件心部特征点P1、P2、P3的主应力值迅速增加,并在开始阶段以较小的差值呈现P1＞P3＞P2的状态.随着轧制过程的进行,除 P2点的主应力值出现较大幅度的下滑,其他均趋于稳定,P2点的主应力值产生大幅下滑后出现缓慢回升并趋于稳定.当数值达到稳定状态时,P1、P3两点的主应力值相对较大,其中P1点最大,P2点相对较小,各数值依然呈现P1＞P3＞ P2的状态,但差值有所增大.图8 最大主应力平均应力(图9)对轧件材料在塑性成形过程影响较大.应力值的正负定义了是拉应力还是压应力.当平均应力为负时,应力表现为压应力,对铝合金轴类零件在轧制过程中产生的细小裂纹进行挤压,能够促进这些裂纹的愈合;当平均应力为正时,应力表现为拉应力,对铝合金轴类零件在轧制过程中产生的细小裂纹进行拉伸,使裂纹不断生长、扩大,甚至生成孔洞.由图9可得出,P1、P2点平均应力值相近,数值先增大后减小,然后缓慢提高,最后趋于稳定,其中 P1点的数值存在较多的负值阶段,P2点的数值基本处于负值,平均应力为压应力,能够促进裂纹愈合;P3点均为较大的正平均应力值,为拉应力,可能会促进裂纹的生长.图9 平均应力根据上述分析,多楔楔横轧成形铝合金轴类零件时,容易发生疏松缺陷的位置一是在主楔的成形区对称面周围(P1点);二是在侧楔的楔入段邻近位置(P3点),这是因为在该区域的最大横向应力、剪切应力都比较大,而且平均应力正值所占的比例较多,为压应力,会促进裂纹的生长.4 结论(1)轧件心部在 X方向受到拉应力的作用,拉应力的大小随断面收缩率、成形角和过渡角的增大而减小,随展宽角的增大而增大;(2)轧件心部在 Y方向受到压应力的作用,压应力大小随成形角、展宽角的增大而增大,随过渡角和断面收缩率的增大而减小;(3)轧件心部在 Z方向受到拉应力的作用,拉应力随展宽角的增大而增大,随成形角、过渡角和断面收缩率的增大而减小;(4)通过有限元模拟与分析,得出在多楔楔横轧成形铝合金轴过程中,模具主楔成形区的对称面附近(P1点)、以及侧楔楔入段附近(P3点)比较容易形成疏松缺陷.参考文献：[1]胡正寰,华林.零件轧制成形技术[M].北京：化学工业出版社,2010.[2]赵静,许庆斌,姜晓梅,等.铝合金轴类零件楔横轧多楔成形机理分析[J].热加工工艺,2016(3)：121-124;127.[3]赵培峰.6061铝合金楔横轧变形研究[D].北京：机械科学研究总院,2006.[4]姜晓梅.多楔楔横轧成形6061铝合金农用车半轴变形机理研究[D].淄博：山东理工大学,2014.[5]胡正寰,张康生,王宝雨,等.楔横轧零件成形技术与模拟仿真[M].北京：冶金工业出版社,2004.[6]胡正寰,张康生,王宝雨,等.楔横轧理论及应用[M].北京：冶金工业出版社,1996.[7]赵静,束学道,胡正寰.汽车半轴多楔楔横轧成形应力变化规律分析[J].重型机械,2005(6)：31-34.[8]崔丽华,王宝雨,崔丽霞,等.楔横轧加工铝合金内部损伤的研究[J].机械设计与制造,2011(9)：101-103.[9]赵静.楔横轧多楔成形长轴类零件关键技术研究[D].北京：北京科技大学,2007.。
《均匀化热处理工艺过程对6061铝合金组织和性能的影响》
《均匀化热处理工艺过程对6061铝合金组织和性能的影响》篇一一、引言在金属材料加工过程中，热处理工艺是提高材料性能、优化组织结构的重要环节。
本文着重研究均匀化热处理工艺过程对6061铝合金组织和性能的影响。
6061铝合金因其良好的可塑性、可加工性以及优良的耐腐蚀性，被广泛应用于航空、汽车、建筑等领域。
通过均匀化热处理，可以进一步优化其组织和性能，提高其使用价值。
二、均匀化热处理工艺过程均匀化热处理是指将金属材料加热至一定温度，并保持一定时间，使材料内部组织达到均匀化状态的热处理过程。
对于6061铝合金而言，均匀化热处理的主要步骤包括：加热、保温、冷却。
1. 加热阶段：将6061铝合金加热至预定温度，此过程需要控制加热速率，以防止材料内部产生过大的热应力。
2. 保温阶段：在预定温度下保持一定时间，使材料内部原子充分扩散，达到组织均匀化的目的。
3. 冷却阶段：采取适当的冷却方式，如自然冷却、水冷或油冷，使材料快速冷却，固定热处理后的组织状态。
三、均匀化热处理对6061铝合金组织的影响通过均匀化热处理，6061铝合金的组织得到显著优化。
具体表现在以下几个方面：1. 晶粒细化：热处理过程中，原子扩散充分，晶粒边界变得清晰，晶粒得到细化，提高了材料的力学性能。
2. 第二相分布均匀：6061铝合金中含有多种合金元素，经过均匀化热处理，第二相分布更加均匀，减少了材料内部的应力集中。
3. 消除内应力：热处理过程中，通过加热和冷却过程，可以消除材料内部的残余应力，提高材料的抗变形能力。
四、均匀化热处理对6061铝合金性能的影响均匀化热处理不仅优化了6061铝合金的组织，还显著提高了其性能。
具体表现在以下几个方面：1. 力学性能提升：经过均匀化热处理，6061铝合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率均有所提高，使其具有更好的力学性能。
2. 耐腐蚀性增强：热处理过程中，消除了材料内部的微小缺陷和应力集中，减少了腐蚀介质的侵蚀途径，从而提高了材料的耐腐蚀性。
6061铝合金挤压型材性能影响因素分析
6061铝合金挤压型材性能影响因素分析6061铝合金是一种常用的铝合金材料，具有优良的机械性能和耐腐蚀性能，因此被广泛应用于航空航天、汽车制造、船舶制造、建筑领域等。
挤压成型是6061铝合金常用的加工工艺之一，通过挤压成型可以获得各种各样的型材，满足各种工程项目的需求。
6061铝合金挤压型材的性能受到多种因素的影响，本文将对挤压型材性能的影响因素进行分析。
1.合金成分6061铝合金的主要合金元素为铝和镁，同时含有少量的铜、锌、锰、硅等元素。
合金成分对挤压型材的性能影响非常显著。
合金成分的不同会影响到挤压型材的强度、硬度、塑性等力学性能。
一般来说，合金元素含量的增加会提高挤压型材的强度和硬度，但可能会降低其塑性。
在挤压成型过程中需根据实际需要来调整合金成分，以获得符合要求的挤压型材性能。
2.挤压工艺参数挤压工艺参数包括挤压温度、挤压速度、挤压比、模具结构等。
这些工艺参数的变化都会对挤压型材的性能产生影响。
挤压温度的升高有利于提高挤压型材的塑性，但温度过高可能会导致晶粒粗化，降低强度。
挤压速度的增加会提高挤压型材的强度和硬度，但可能会降低其塑性。
挤压比的增加会提高挤压型材的强度，但可能会增加模具磨损。
在挤压成型过程中，需要根据合金成分和型材要求来合理选择挤压工艺参数，以获得理想的挤压型材性能。
3.热处理工艺6061铝合金经过适当的热处理可以获得良好的力学性能。
常用的热处理工艺包括固溶处理和人工时效处理。
固溶处理可以使合金元素溶解均匀，消除材料中的组织缺陷，提高塑性和韧性；人工时效处理可以通过沉淀硬化作用提高合金的强度。
热处理工艺对挤压型材的性能影响非常显著，通过合理的热处理工艺可以获得理想的挤压型材性能。
4.表面处理挤压型材通常需要进行表面处理以提高其耐腐蚀性能和美观度。
常用的表面处理包括阳极氧化、喷砂、喷涂等。
这些表面处理对挤压型材的性能影响不容忽视，例如阳极氧化可以形成致密的氧化膜，提高挤压型材的耐腐蚀性能；喷砂可以增加挤压型材的粗糙度，提高涂层附着力。
热压成型工艺参数对材料成型质量的影响分析
热压成型工艺参数对材料成型质量的影响分析热压成型是一种常见的金属加工工艺，通过在高温和高压下对金属材料进行塑性变形，从而获得具有一定形状和性能的零件。
在热压成型过程中，工艺参数的选择对成型质量有着重要的影响。
本文将从温度、压力和保温时间三个方面探讨热压成型工艺参数对材料成型质量的影响。
首先，温度是热压成型过程中最重要的工艺参数之一。
温度的选择直接影响到材料的塑性变形能力和形状保持能力。
一般来说，较高的温度有利于材料的塑性变形，使得材料更容易填充模具的空腔，从而获得较高的成型质量。
然而，过高的温度可能导致材料的烧结和晶粒长大，从而影响材料的力学性能。
因此，在选择温度时需要综合考虑材料的熔点、烧结温度和所需的力学性能。
其次，压力是热压成型中另一个重要的工艺参数。
压力的大小直接决定了材料的填充程度和成型密度。
较高的压力可以有效地排除材料中的气孔和夹杂物，提高材料的密实性和强度。
此外，适当的压力还可以改善材料的表面质量，减少成型过程中的缺陷和变形。
然而，过高的压力可能导致模具磨损和能耗增加，同时也会增加设备的投资成本。
因此，在选择压力时需要综合考虑成型质量和经济效益。
最后，保温时间是热压成型中的另一个关键参数。
保温时间的长短直接影响到材料的烧结程度和晶粒尺寸。
较长的保温时间有利于材料的烧结和晶粒长大，从而提高材料的力学性能和耐磨性。
然而，过长的保温时间会增加成本和生产周期，同时也可能导致材料的过烧和晶粒粗化。
因此，在选择保温时间时需要综合考虑材料的烧结性能和生产效率。
综上所述，热压成型工艺参数对材料成型质量有着重要的影响。
温度的选择影响材料的塑性变形能力和形状保持能力，压力的选择影响材料的填充程度和成型密度，保温时间的选择影响材料的烧结程度和晶粒尺寸。
在实际生产中，需要根据材料的特性和成型要求综合考虑这些工艺参数，以获得最佳的成型质量和经济效益。
值得注意的是，热压成型工艺参数的选择并非一成不变，而是需要根据具体情况进行调整和优化。
多级时效对新型高强铸造铝合金组织和性能的影响
多级时效对新型高强铸造铝合金组织和性能的影响新型高强铸造铝合金是一种具有优异的物理性能和化学性能的铝合金，受到了广泛的关注和应用。
其组织和性能会受到多个因素的影响，其中之一便是时效。
这篇文章将从多个方面探讨时效对新型高强铸造铝合金组织和性能的影响。
首先，时效对新型高强铸造铝合金的组织结构有着明显的影响。
时效过程中，铝合金的固溶体中的成分会发生改变，从而影响其晶体结构。
此外，时效过程中还会形成新的相，如富于镍和硬质铝化物等。
这些相的形成会影响铝合金的晶粒尺寸、分布以及形貌等。
其次，时效对新型高强铸造铝合金的力学性能也有着明显的影响。
经过适当的时效处理后，新型高强铸造铝合金的屈服强度、抗拉强度、伸长率等性能指标都会得到提高。
这是因为时效过程中，新相的形成和晶粒尺寸的变化都会使得铝合金的晶界更加强化，从而提高其力学性能。
另外，时效还会对新型高强铸造铝合金的抗腐蚀性能产生影响。
合适的时效处理可以促进新型高强铸造铝合金中镉、镍等元素与铝的固溶度的变化，使得材料的抗腐蚀性能得到提高。
而不当的时效处理则可能导致铝合金中杂质元素的聚集，进而影响其抗腐蚀性能。
此外，对新型高强铸造铝合金的成形性能也会产生影响。
时效的处理会影响铝合金的硬度和塑性等性能，从而影响其冲压成形等加工工艺的适应性。
因此，在铝合金的加工过程中必须充分考虑时效处理的影响，尽量选择合适的时效工艺。
综上所述，时效是影响新型高强铸造铝合金组织和性能的一个重要因素。
合适的时效处理可以使铝合金的机械性能、抗腐蚀性能和加工性能等得到提高，但不当的时效处理则可能导致组织不稳定、抗腐蚀性能下降等问题。
因此，在工程实践中必须根据具体情况选择合适的时效工艺进行处理。
针对新型高强铸造铝合金的时效影响，已有许多实验和研究进行了相关的数据统计和分析。
下面将就其组织、力学性能和抗腐蚀性能等方面的数据进行简要分析。
一、时效对新型高强铸造铝合金组织结构的影响实验发现，经过一定时效处理的新型高强铸造铝合金，其晶粒尺寸、分布和形貌都有所变化。
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多点成形路径对1561铝合金成形质量影响 王洪波;赖远权;付文智;李明哲;闫德俊;夏文亚;刘晓东;刘晓莉;刘一飞;韦林毅;钟发明;陈景光
【摘 要】1561铝合金是一种新型的舰船用高性能材料,目前对其冲压成形性能研究较少.基于1561铝合金材料的某近似鞍形船用外板开发,分析了产生起皱缺陷的原因,通过有限元计算对1561铝合金的成形过程进行仿真,并预测成形缺陷,使用变路径成形技术解决了大变形量成形件的起皱缺陷问题,改善了成形件质量.通过某船用外板的多点成形实验,验证了多道次成形解决1561铝合金成形件起皱问题的可行性,并通过三维扫描对成形件的精度进行了检测.结果表明,通过多道次成形可得到无起皱缺陷的1561铝合金零件,提高了成形质量.
【期刊名称】《轻合金加工技术》 【年(卷),期】2018(046)003 【总页数】6页(P56-61) 【关键词】1561铝合金;多点成形;多道次成形;数值模拟 【作 者】王洪波;赖远权;付文智;李明哲;闫德俊;夏文亚;刘晓东;刘晓莉;刘一飞;韦林毅;钟发明;陈景光
【作者单位】中船黄埔文冲船舶有限公司,广东广州511464;中船黄埔文冲船舶有限公司,广东广州511464;吉林大学无模成形技术开发中心,吉林长春130022;吉林大学无模成形技术开发中心,吉林长春130022;中船黄埔文冲船舶有限公司,广东广州511464;中船黄埔文冲船舶有限公司,广东广州511464;吉林大学无模成形技术开发中心,吉林长春130022;中船黄埔文冲船舶有限公司,广东广州511464;中船黄埔文冲船舶有限公司,广东广州511464;中船黄埔文冲船舶有限公司,广东广州511464;中船黄埔文冲船舶有限公司,广东广州511464;中船黄埔文冲船舶有限公司,广东广州511464
【正文语种】中 文 【中图分类】TG386
节能环保是当今人类社会的共识。为了提高舰船运输能效，规范和减少舰船二氧化碳排放，国际海事组织制定和批准了新船能效设计指数作为新船能效的衡量标准。采用轻量化船体结构材料，对于减少舰船自重、增加舰船载货量、提高新船能效设计指数具有重要意义。 1561铝合金[1-2]是一种密度小，比强度大，延伸性较好的铝合金，其化学成分见表1。与5083铝合金[3-4]相比，1561铝合金强度更高，在船舶制造高速化、轻量化、大型化趋势下，1561铝合金将会成为提高舰船质量和性能的优选材料。由于国内外对1561铝合金板料的成形少有报道，且船用零件生产的批量小,其生产的整体模具制造周期长、成本高。而多点成形[5-7]是一种实现板料柔性成形[8-10]的成形技术[11]，可通过高度可调的基本体点阵构成的包络面对板料进行成形，一套多点成形设备通过计算机控制可以构造出不同曲率的型面，比传统模具的成本低，自动化程度高，适合新材料的成形试验及小批量零件的规范生产。 应产品开发需要，通过有限元软件对某船用零件的多点成形过程进行计算，研究了成形路径对1561铝合金塑性成形性的影响。通过改变成形路径解决了1561铝合金板料成形的起皱及回弹大等问题，改善了成形件的应变分布，提高了成形质量。通过对成形零件的三维扫描分析得到了多道次成形件的误差分布。 表1 1561铝合金的化学成分(质量分数/%)Table 1 Chemical compositions of 1561 aluminum alloy(wt/%)MgMnFeSiZnZrCuTiAl6.200.850.40.350.120.0170.012余量 1 成形原理及起皱预测 多点成形中，板料以面外弯曲变形为主，具有较小的面内变形。在无压边或无拉边条件下，若板料在一次成形中变形量较大，上下模具对板料法向约束不足，板料容易产生起皱等缺陷。 多道次成形就是把目标零件的大变形量分解为多个小变形量，通过多道次成形产生的小变形量累加达到大变形量。图1所示为板料的多道次多点成形示意图，每个工步变形量较小，最终由小变形量的累加达到目标零件的大变形量。受传统模具成形中一套模具只能成形一种零件，且模具的设计、制造、调试周期长等特点的限制，使用传统模具实现多道次成形较为困难。多点模具由离散化并规则排列的基本体单元形成的基本体群组成，一套多点成形设备可通过数控调形快速构造不同型面，实现多道次成形，有效降低生产成本。理论上每一道次的变形量越小，最终成形件质量越高，但随着成形道次的增加，每一道次都需要调形，生产效率低，不利于推广。因此，多道次成形路径的设计以及有限元模拟的辅助优化是采用多道次成形方法不可缺少的环节。 图1 多道次成形示意图Fig.1 Diagram of multi-pass forming 多点模具成形中，模具型面各基本体高度在成形前已经确定，在成形过程中各基本体无相对运动。所以板料在成形过程中约束不足或无约束的区域易于发生所需能量较小的面外分叉，产生起皱缺陷。Hill建立了以变分方程表示的分叉充分条件[12]： δI=0
(1) 式中： i—单元； 应力增量； elj—从属节点与主面相对速度分叉解与基本解差； 从属节点与主面相对速度分叉解与基本解差； V—体积。 当变形量较小时，式(1)具有唯一解，当变形量超过临界值时，式(1)的解不唯一，板料发生面外分叉。Hutchinson在DMV理论基础和Hill研究基础上，建立了薄壳发生分叉的能量函数[13]：
(2) 式中： 面内增量位移； 垂直于板材中间表面的增量位移； 面内应变增量； 面内弯曲应变增量； 面法线转角增量(i=1,2)； Nij—壳的内力； 壳的弯矩增量； 壳的内力增量； Ω—起皱对应的面区域。 当F>0时说明分叉变形使总势能增加，此情况不会自然发生，是一种稳定状态。当F<0时说明分叉变形使总势能降低，此情况是一种可自然发生的不稳定状态。因此起皱现象发生的临界条件为 (3) 图2为鞍形件无压边多点成形示意图。在成形过程开始时，板料边缘区域首先与基本体群接触，其中与上基本体群在P、Q附件接触并受到约束，与下基本体群只在M、N附近接触并受到载荷作用，而板料中部均未与上下基本体群接触，处于悬空状态，未受到约束作用。 图2 鞍形件多点成形受力分析Fig.2 Stress state analysis of saddle pieces in multi-point forming 在成形过程中，鞍形件在M、N、P、Q附近与基本体群接触产生拉入作用，M、N、P、Q附近微元体受拉如图2。同时由于基本体群在板料边缘区域的作用，板料中心O点附近双向受压。在合模前，上下基本体群对板料中心区域未形成约束，当载荷超过面外分叉变形临界值时便会产生起皱缺陷。采用一次成形方法，变形量较大，方程式(1)的解不唯一；而多道次成形方法每一道次具有较小的变形量且不超过成形极限，方程式(1)具有唯一解，易得到成形质量良好的成形件。 2 有限元模型 应产品开发需求，某船用成形零件为两头宽度不等，宽度方向对称，长度方向为变曲率的样条线作为引导线扫掠得到的一近似鞍形曲面件，零件形状如图3所示。由于国内外鲜有1561铝合金的成形试验报道，为了获得其准确的力学性能参数用于有限元计算，通过拉伸试验获取了1561铝合金的位移-载荷曲线，如图4所示。 图3 成形零件图Fig.3 Forming parts 图4 1561铝合金的位移-载荷曲线Fig.4 Displacement-load curve of 1561 aluminum alloy 为了成形出质量良好，精度较高的零件，在零件成形前采用有限元软件对厚度为3 mm的1561铝合金板料的多点成形过程进行模拟，预测成形缺陷，优化成形路径，改善成形质量。图5所示为开发零件多点成形有限元模型。模拟试验中，多点模具型面由横截面尺寸为10 mm×10 mm，冲头半径8 mm的基本体单元按照50×70排列。成形板料尺寸由CATIA展开获得。1561铝合金的密度为2 700 kg/m3，弹性模量为67.516GPa，抗拉强度和屈服强度分别为345.9 N/mm2和266.67 N/mm2。为消除压痕缺陷，使用10 mm的聚氨酯弹性垫分散集中应力。聚氨酯弹性垫使用超弹性模型，密度为1 260 kg/m3。同时为了简化模型和节约计算时间，假定板料各向同性，冲头和板料均使用壳单元。模拟中板料采用S4R壳单元，网格单元尺寸为3 mm。多点模具基本体采用R3D4单元，单元尺寸为2 mm。聚氨酯弹性垫采用C3D8R单元进行网格划分，网格单元尺寸为3 mm。多点模具的基本体，板料，弹性垫之间采用自动面面接触，摩擦因数设为0.3。 模拟实验中约束下基本体群所有自由度，上基本体群在幅值曲线控制下施加力载荷下行合模成形。采用动态显式算法对加载成形过程进行模拟，同时对整体模型施加约束排除刚体运动，结合静态隐式算法对卸载过程进行计算。为满足工程精度要求，在显示算法中动态响应误差e(t)需满足e(t)≤5%，其中
(4) 式中： 塑性成形热力学能； Ek(t)—t时刻的动能。 图5 有限元模型Fig.5 Finite element model 3 成形质量数值分析 多道次成形通过每一道次的小变形量积累达到目标件的大变形量，不仅能抑制起皱缺陷的产生，同时能改善成形件的应变分布，提高成形质量。 3.1 成形路径对起皱的影响 图6为采用不同成形路径得到的成形件光照效果图，可以看到，采用一次成形方