铝合金药筒热挤压成形工艺研究
发布时间：2022-02-15 22:30
弹壳减重是实现轻武器轻量化的重要途径,铝合金作为轻量化弹壳材料,可大幅度降低弹壳重量,提高单兵作战效能,目前,铝合金弹壳成形技术已成为了各国弹药轻量化研究的重点。但由于铝合金可挤压性低,延伸率低,难以实现塑性大变形,在铝合金弹壳制造工艺中存在很多难题。本文选用7050高强铝合金作为药筒材料,针对铝合金药筒热挤压加工成型工艺,进行了全面的数值仿真和试验研究。首先,按照药筒结构特点,设计了热挤压坯料和模具结构外形尺寸;利用DEFORM软件对药筒热挤压过程进行数值模拟,分析了成形过程中金属的等效应力、等效应变、温度等参数及其流动规律,研究了挤压温度和挤压速度对挤压成形结果的影响,优化了挤压工艺参数,模拟结果显示在药筒热挤压过程中,变形存在不均匀性,筒壁金属变形剧烈,药筒底部金属变形量小,筒壁表面与中心层金属流动性存在差异,挤压速度越高,变形不均性越大,挤压温度越大,变形能力越好,挤压温度为450℃,挤压速度为5mm/s时,利于铝合金药筒成形;其次,确定了铝合金均匀化工艺参数,并进行了挤压试验研究,所获得的药筒外形尺寸及壁厚差满足要求,且具有良好的表面质量;最后,通过金相实验、拉伸和硬度实验分...
【文章来源】：南京理工大学江苏省211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 弹壳研制现状
1.2.1 轻量化药筒技术发展
1.2.2 弹壳制造材料及其要求
1.2.3 弹壳成形工艺研究现状
1.3 变形铝合金塑性成形技术
1.3.1 金属塑性成形原理
1.3.2 变形铝合金塑性成形工艺
1.5 本文研究的主要内容及思路
2 铝合金药筒热挤压成形工艺
2.1 工艺方案的制定
2.2 铝合金材料的选择
2.3 可挤压性分析
2.4 关键工艺参数
2.4.1 挤压温度
2.4.2 挤压速度
2.5 坯料均匀化热处理
2.5.1 均匀化的概念
2.5.2 均匀化工艺参数
2.6 药筒热挤压工模具设计
2.6.1 模具材料的选择
2.6.2 坯料尺寸和外形设计
2.6.3 模具结构设计
2.7 本章小结
3 药筒热挤压成形工艺数值模拟分析
3.1 刚塑性有限元法及其应用
3.2 药筒挤压成形数值模拟方法
3.2.1 挤压几何模型
3.2.2 材料模型及工艺参数
3.2.3 求解算法
3.2.4 网格划分
3.2.5 摩擦条件
3.2.6 破坏准则
3.3 挤压成形模拟结果与分析
3.3.1 成形过程材料参数变化分析
3.3.2 金属流动分析
3.3.3 点跟踪分析
3.3.4 挤压载荷曲线分析
3.3.5 坯件受力分析
3.4 挤压工艺参数对成形结果的影响
3.4.1 挤压温度对挤压成形的影响
3.4.2 挤压速度对挤压成形的影响
3.5 本章小结
4 铝合金药筒热挤压成形试验及制品性能研究
4.1 挤压试验
4.1.1 试验流程
4.1.2 试验材料及设备
4.1.3 试验步骤
4.1.4 试验结果
4.2 制品金相与力学性能实验方法
4.2.1 金相实验
4.2.2 拉伸试验
4.2.3 硬度实验
4.3 制品金相与力学性能结果分析
4.3.1 金相组织结果分析
4.3.2 力学性能分析
4.4 本章小结
5 结论
5.1 开展工作与总结
5.2 工作展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]6061铝合金冷挤压薄壁件产生裂纹的原因及改进[J]. 罗国军,袁子良. 轻合金加工技术. 2016(10)
[2]7055高强铝合金大型环件轧制技术研究[J]. 陈增奎,周卫卫,范新中,陈浩,涂光纯. 精密成形工程. 2016(04)
[3]汽车用铝合金热变形行为与热冲压工艺研究[J]. 白云,陈辉. 铸造技术. 2016(05)
[4]7075铝合金筒形件径向-反向挤压工艺的成形模拟研究[J]. 冀翠斌,王强. 热加工工艺. 2016(05)
[5]枪弹弹壳挤盂组合模新型设计与研究[J]. 李晓光,魏志芳,高建中,王芳. 兵工自动化. 2016(02)
[6]过冷轧制AA6061铝合金的显微组织与力学性能（英文）[J]. 黄元春,颜徐宇,邱涛. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(01)
[7]5052铝合金板材室温冲压成形性能研究[J]. 朱晶,杜坤,贾维平,刘帅. 热加工工艺. 2015(19)
[8]铝合金锻造生产技术的发展[J]. 李岩,赵业青,陈修梵,鲁法云,张玲艳,张丽芝. 轻合金加工技术. 2015(08)
[9]7050铝合金冷挤压中心开裂的数值模拟及实验[J]. 余传典,张效迅,马芳,张文丰,吉建莎,喻娟,马凯. 塑性工程学报. 2015(01)
[10]7xxx系铝合金热处理的进展（英文）[J]. Paul A.ROMETSCH,Yong ZHANG,Steven KNIGHT. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(07)
博士论文
[1]金属成形过程的细观损伤力学模型及韧性断裂准则研究[D]. 黄建科.上海交通大学 2009
硕士论文
[1]7050铝合金弹壳成形工艺优化及热处理工艺的研究[D]. 王玉松.重庆大学 2015
[2]7050铝合金管材挤压成形工艺优化研究[D]. 衡雨晴.重庆大学 2014
[3]AA7050铝合金非对称轧制有限元模拟[D]. 黄双凤.中南大学 2014
[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]轻量化弹壳在发射过程中的动态响应分析[D]. 车浩召.南京理工大学 2014
[6]Cu-P-Cr-Ni-Mo热轧双相耐候钢铁素体细化机制探讨[D]. 杨金凤.燕山大学 2013
[7]变径管形体热挤压成形工艺的研究[D]. 郑伟龙.中北大学 2013
[8]弹壳多模一次连续变薄拉深工艺研究[D]. 肖善超.燕山大学 2012
[9]6061铝合金均匀化热处理效果评价及工艺优化研究[D]. 钱晓明.中南大学 2011
[10]基于DEFORM-3D的7050铝合金大锻件成形工艺与晶粒尺寸演化研究[D]. 刘超.中南大学 2009
本文编号：3627386
【文章来源】：南京理工大学江苏省211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 弹壳研制现状
1.2.1 轻量化药筒技术发展
1.2.2 弹壳制造材料及其要求
1.2.3 弹壳成形工艺研究现状
1.3 变形铝合金塑性成形技术
1.3.1 金属塑性成形原理
1.3.2 变形铝合金塑性成形工艺
1.5 本文研究的主要内容及思路
2 铝合金药筒热挤压成形工艺
2.1 工艺方案的制定
2.2 铝合金材料的选择
2.3 可挤压性分析
2.4 关键工艺参数
2.4.1 挤压温度
2.4.2 挤压速度
2.5 坯料均匀化热处理
2.5.1 均匀化的概念
2.5.2 均匀化工艺参数
2.6 药筒热挤压工模具设计
2.6.1 模具材料的选择
2.6.2 坯料尺寸和外形设计
2.6.3 模具结构设计
2.7 本章小结
3 药筒热挤压成形工艺数值模拟分析
3.1 刚塑性有限元法及其应用
3.2 药筒挤压成形数值模拟方法
3.2.1 挤压几何模型
3.2.2 材料模型及工艺参数
3.2.3 求解算法
3.2.4 网格划分
3.2.5 摩擦条件
3.2.6 破坏准则
3.3 挤压成形模拟结果与分析
3.3.1 成形过程材料参数变化分析
3.3.2 金属流动分析
3.3.3 点跟踪分析
3.3.4 挤压载荷曲线分析
3.3.5 坯件受力分析
3.4 挤压工艺参数对成形结果的影响
3.4.1 挤压温度对挤压成形的影响
3.4.2 挤压速度对挤压成形的影响
3.5 本章小结
4 铝合金药筒热挤压成形试验及制品性能研究
4.1 挤压试验
4.1.1 试验流程
4.1.2 试验材料及设备
4.1.3 试验步骤
4.1.4 试验结果
4.2 制品金相与力学性能实验方法
4.2.1 金相实验
4.2.2 拉伸试验
4.2.3 硬度实验
4.3 制品金相与力学性能结果分析
4.3.1 金相组织结果分析
4.3.2 力学性能分析
4.4 本章小结
5 结论
5.1 开展工作与总结
5.2 工作展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]6061铝合金冷挤压薄壁件产生裂纹的原因及改进[J]. 罗国军,袁子良. 轻合金加工技术. 2016(10)
[2]7055高强铝合金大型环件轧制技术研究[J]. 陈增奎,周卫卫,范新中,陈浩,涂光纯. 精密成形工程. 2016(04)
[3]汽车用铝合金热变形行为与热冲压工艺研究[J]. 白云,陈辉. 铸造技术. 2016(05)
[4]7075铝合金筒形件径向-反向挤压工艺的成形模拟研究[J]. 冀翠斌,王强. 热加工工艺. 2016(05)
[5]枪弹弹壳挤盂组合模新型设计与研究[J]. 李晓光,魏志芳,高建中,王芳. 兵工自动化. 2016(02)
[6]过冷轧制AA6061铝合金的显微组织与力学性能（英文）[J]. 黄元春,颜徐宇,邱涛. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(01)
[7]5052铝合金板材室温冲压成形性能研究[J]. 朱晶,杜坤,贾维平,刘帅. 热加工工艺. 2015(19)
[8]铝合金锻造生产技术的发展[J]. 李岩,赵业青,陈修梵,鲁法云,张玲艳,张丽芝. 轻合金加工技术. 2015(08)
[9]7050铝合金冷挤压中心开裂的数值模拟及实验[J]. 余传典,张效迅,马芳,张文丰,吉建莎,喻娟,马凯. 塑性工程学报. 2015(01)
[10]7xxx系铝合金热处理的进展（英文）[J]. Paul A.ROMETSCH,Yong ZHANG,Steven KNIGHT. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(07)
博士论文
[1]金属成形过程的细观损伤力学模型及韧性断裂准则研究[D]. 黄建科.上海交通大学 2009
硕士论文
[1]7050铝合金弹壳成形工艺优化及热处理工艺的研究[D]. 王玉松.重庆大学 2015
[2]7050铝合金管材挤压成形工艺优化研究[D]. 衡雨晴.重庆大学 2014
[3]AA7050铝合金非对称轧制有限元模拟[D]. 黄双凤.中南大学 2014
[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]轻量化弹壳在发射过程中的动态响应分析[D]. 车浩召.南京理工大学 2014
[6]Cu-P-Cr-Ni-Mo热轧双相耐候钢铁素体细化机制探讨[D]. 杨金凤.燕山大学 2013
[7]变径管形体热挤压成形工艺的研究[D]. 郑伟龙.中北大学 2013
[8]弹壳多模一次连续变薄拉深工艺研究[D]. 肖善超.燕山大学 2012
[9]6061铝合金均匀化热处理效果评价及工艺优化研究[D]. 钱晓明.中南大学 2011
[10]基于DEFORM-3D的7050铝合金大锻件成形工艺与晶粒尺寸演化研究[D]. 刘超.中南大学 2009
本文编号：3627386
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