变截面锥形薄壁机匣旋压成形关键技术研究
发布时间：2021-04-20 22:12
薄壁机匣作为航空发动机的外部承载件,长期服役在高温、高压、交变载荷等条件下,其材料制备与加工制造工艺复杂,服役运行过程中的安全保障至关重要。薄壁机匣是一种结构复杂的回转件,具有壁厚薄、直径大等特点,材料通常为高温合金,难以成形且变形难以控制,成形后内部存在不同程度的残余应力,成为制约航空发动机服役的隐患。本文以高温合金GH1140变截面锥形薄壁机匣为研究对象,采用旋压工艺成形。选择高温合金GH1140板料作为毛坯,对常温下GH1140高温合金板料进行拉伸实验,得到0.05mm/s拉伸速率下的真实应力-真实应变关系,最后进行板料成分分析。基于Simufact.Forming有限元分析软件,建立锥形薄壁机匣旋压成形的有限元模型,采用混合正交表设计试验方案,进行仿真分析。基于仿真分析,概述成形过程中及旋轮卸载后,薄壁机匣上表面等效应力、等效应变的分布及金属流动规律。建立直角坐标系,划区域分析锥形轴向截面上的残余应力分布规律;分段划分成形进程,分析切向、轴向整体残余应力的分布规律。通过分析芯模转速、旋轮进给比、旋轮与芯模的间隙偏离率等工艺参数对旋压成形载荷的影响,选择旋压力极大值作为成形质量的...
【文章来源】：宁波大学浙江省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 强力旋压技术及研究现状
1.3 课题来源及主要研究内容
2 高温合金GH1140 材料特性与旋压工艺参数
2.1 引言
2.2 高温合金GH1140 的材料特性
2.2.1 高温合金GH1140 的成分测定
2.2.2 高温合金GH1140 真实应力-应变关系建立
2.3 板料的设计计算
2.4 工艺参数的选择
2.4.1 芯模转速
2.4.2 旋轮进给比
2.4.3 旋轮与芯模之间的间隙偏离率
3 变截面锥形薄壁机匣旋压成形机理
3.1 有限元模型建立
3.2 试验方案设计
3.2.1 试验指标的确定
3.2.2 各试验因素的选择及因素水平确定
3.2.3 正交表的选择及表头设计
3.2.4 试验方案确定及结果分析
3.3 成形机理分析
3.3.1 等效应力分布
3.3.2 等效应变分布
3.3.3 金属流动规律
3.4 工艺参数对壁厚均匀性的影响
3.5 本章小结
4 变截面锥形薄壁机匣旋压成形残余应力产生机制
4.1 引言
4.2 残余应力产生机制及影响
4.2.1 残余应力的产生机制
4.2.2 残余应力的影响
4.3 残余应力的分布规律
4.3.1 切向残余应力的形成机制
4.3.2 轴向残余应力的形成机制
4.4 本章小结
5 变截面锥形薄壁机匣旋压成形工艺参数对成形载荷的影响
5.1 力学模型的建立
5.2 成形载荷的变化规律
5.2.1 芯模转速对成形载荷的影响
5.2.2 旋轮进给比对成形载荷的影响
5.2.3 间隙偏离率对成形载荷的影响
5.3 本章小结
6 变截面锥形薄壁机匣的旋压成形试验
6.1 前言
6.2 旋压成形试验
6.3 试验结果与有限元模型的对比分析
6.4 旋压成形试验残余应力的测量及仿真对比
6.4.1 机械测定法
6.4.2 物理测定法
6.4.3 X射线测定法的测量原理
6.5 缺陷的产生及分析
6.6 本章小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]多电机驱动的双辊夹持旋压成形装置的动力学仿真[J]. 范淑琴,华毅,赵升吨,李芙东. 锻压技术. 2019(02)
[2]工艺参数对5CrNiMo18变截面锥形薄壁回转件强力旋压成形壁厚均匀性影响[J]. 束学道,朱颖. 宁波大学学报(理工版). 2018(01)
[3]DP800高强钢筒形件流动旋压成形过程及旋压力分析[J]. 吴竞飞,夏琴香,肖华,石磊. 锻压技术. 2017(02)
[4]1J50软磁合金筒形件流动旋压成形质量研究[J]. 戴国勇,夏琴香,程秀全,朱宁远. 锻压技术. 2017(01)
[5]工艺参数对薄壁筒变薄旋压的表面残余应力的影响[J]. 张坦,李新和,骆亚洲,常士武,魏准. 锻压技术. 2017(01)
[6]筒形件强力旋压工艺参数对回弹量的影响[J]. 樊文欣,席奇豪,吕伟,陈东宝. 热加工工艺. 2016(17)
[7]锥形件双旋轮强力旋压的旋压力算法建立[J]. 杨羽. 科技创新导报. 2015(25)
[8]难变形轻金属材料热旋成形综述（英文）[J]. 詹梅,杨合,郭靖,王贤贤. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(06)
[9]AZ80镁合金锥形件内环筋挤压成形工艺参数研究[J]. 刘伟军,吴耀金,薛勇,张治民. 热加工工艺. 2015(03)
[10]钛合金旋压技术在国内航天领域的应用及发展[J]. 张成,杨海成,韩冬,王晓君,莫蓉,陆小蕊,龚军善. 固体火箭技术. 2013(01)
博士论文
[1]采用奥氏体型焊材焊接的10Ni5CrMoV钢接头疲劳特性研究[D]. 薛钢.哈尔滨工业大学 2015
[2]TA15钛合金热强力旋压组织演化规律及强化机理研究[D]. 陈勇.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]强力旋压连杆衬套主要工艺参数对尺寸精度及残余应力影响的试验研究[D]. 王跃.中北大学 2016
[2]异形件无模空旋工艺研究[D]. 李新标.沈阳航空航天大学 2016
[3]钛合金筒形件强力旋压成形研究[D]. 何阳.长安大学 2015
[4]锥形件强力旋压壁厚的模拟预测及试验验证[D]. 王凤彪.重庆大学 2014
[5]无芯模旋压回弹变形特性及多道次轨迹规划方法仿真研究[D]. 李勇.浙江大学 2014
[6]薄壁件精密旋压成形方法及缺陷控制研究[D]. 袁玉军.华南理工大学 2013
[7]2024铝合金板材弯曲镦厚热冲锻过程残余应力的研究[D]. 李达.华中科技大学 2013
本文编号：3150500
【文章来源】：宁波大学浙江省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 强力旋压技术及研究现状
1.3 课题来源及主要研究内容
2 高温合金GH1140 材料特性与旋压工艺参数
2.1 引言
2.2 高温合金GH1140 的材料特性
2.2.1 高温合金GH1140 的成分测定
2.2.2 高温合金GH1140 真实应力-应变关系建立
2.3 板料的设计计算
2.4 工艺参数的选择
2.4.1 芯模转速
2.4.2 旋轮进给比
2.4.3 旋轮与芯模之间的间隙偏离率
3 变截面锥形薄壁机匣旋压成形机理
3.1 有限元模型建立
3.2 试验方案设计
3.2.1 试验指标的确定
3.2.2 各试验因素的选择及因素水平确定
3.2.3 正交表的选择及表头设计
3.2.4 试验方案确定及结果分析
3.3 成形机理分析
3.3.1 等效应力分布
3.3.2 等效应变分布
3.3.3 金属流动规律
3.4 工艺参数对壁厚均匀性的影响
3.5 本章小结
4 变截面锥形薄壁机匣旋压成形残余应力产生机制
4.1 引言
4.2 残余应力产生机制及影响
4.2.1 残余应力的产生机制
4.2.2 残余应力的影响
4.3 残余应力的分布规律
4.3.1 切向残余应力的形成机制
4.3.2 轴向残余应力的形成机制
4.4 本章小结
5 变截面锥形薄壁机匣旋压成形工艺参数对成形载荷的影响
5.1 力学模型的建立
5.2 成形载荷的变化规律
5.2.1 芯模转速对成形载荷的影响
5.2.2 旋轮进给比对成形载荷的影响
5.2.3 间隙偏离率对成形载荷的影响
5.3 本章小结
6 变截面锥形薄壁机匣的旋压成形试验
6.1 前言
6.2 旋压成形试验
6.3 试验结果与有限元模型的对比分析
6.4 旋压成形试验残余应力的测量及仿真对比
6.4.1 机械测定法
6.4.2 物理测定法
6.4.3 X射线测定法的测量原理
6.5 缺陷的产生及分析
6.6 本章小结
7 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]多电机驱动的双辊夹持旋压成形装置的动力学仿真[J]. 范淑琴,华毅,赵升吨,李芙东. 锻压技术. 2019(02)
[2]工艺参数对5CrNiMo18变截面锥形薄壁回转件强力旋压成形壁厚均匀性影响[J]. 束学道,朱颖. 宁波大学学报(理工版). 2018(01)
[3]DP800高强钢筒形件流动旋压成形过程及旋压力分析[J]. 吴竞飞,夏琴香,肖华,石磊. 锻压技术. 2017(02)
[4]1J50软磁合金筒形件流动旋压成形质量研究[J]. 戴国勇,夏琴香,程秀全,朱宁远. 锻压技术. 2017(01)
[5]工艺参数对薄壁筒变薄旋压的表面残余应力的影响[J]. 张坦,李新和,骆亚洲,常士武,魏准. 锻压技术. 2017(01)
[6]筒形件强力旋压工艺参数对回弹量的影响[J]. 樊文欣,席奇豪,吕伟,陈东宝. 热加工工艺. 2016(17)
[7]锥形件双旋轮强力旋压的旋压力算法建立[J]. 杨羽. 科技创新导报. 2015(25)
[8]难变形轻金属材料热旋成形综述（英文）[J]. 詹梅,杨合,郭靖,王贤贤. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(06)
[9]AZ80镁合金锥形件内环筋挤压成形工艺参数研究[J]. 刘伟军,吴耀金,薛勇,张治民. 热加工工艺. 2015(03)
[10]钛合金旋压技术在国内航天领域的应用及发展[J]. 张成,杨海成,韩冬,王晓君,莫蓉,陆小蕊,龚军善. 固体火箭技术. 2013(01)
博士论文
[1]采用奥氏体型焊材焊接的10Ni5CrMoV钢接头疲劳特性研究[D]. 薛钢.哈尔滨工业大学 2015
[2]TA15钛合金热强力旋压组织演化规律及强化机理研究[D]. 陈勇.哈尔滨工业大学 2014
硕士论文
[1]强力旋压连杆衬套主要工艺参数对尺寸精度及残余应力影响的试验研究[D]. 王跃.中北大学 2016
[2]异形件无模空旋工艺研究[D]. 李新标.沈阳航空航天大学 2016
[3]钛合金筒形件强力旋压成形研究[D]. 何阳.长安大学 2015
[4]锥形件强力旋压壁厚的模拟预测及试验验证[D]. 王凤彪.重庆大学 2014
[5]无芯模旋压回弹变形特性及多道次轨迹规划方法仿真研究[D]. 李勇.浙江大学 2014
[6]薄壁件精密旋压成形方法及缺陷控制研究[D]. 袁玉军.华南理工大学 2013
[7]2024铝合金板材弯曲镦厚热冲锻过程残余应力的研究[D]. 李达.华中科技大学 2013
本文编号：3150500
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3150500.html
