[00012151]特种精密成形及仿真

技术投资分析： 　　※ 强力旋压成形： 　　（1）带内筋件的强力旋压 　　变薄旋压又称之为强力旋压，其成形主要依靠毛坯的厚度变薄来实现的，旋压过程中坯料内径尺寸基本不变。依据变形机理不同，变薄旋压又分为锥形件变薄旋压和筒形件变薄旋压。本中心采用计算机模拟仿真技术，通过改装旋压设备对强力旋压工艺进行了深入研究，已完成总装备部十五预研课题"钛合金等难变形材料温热精密强力旋压技术研究"、航天工业部科技项目"错距旋压工艺及其计算机模拟应用"的研究。 　　（2）焊接结构零件的旋压 　　旋压工艺与焊接工艺的紧密结合起来，焊缝中的夹渣、气孔、残余应力等缺陷将被消除，裂纹将会发生愈合，焊区金属的显微组织会得到明显的改善，如果合理的选择旋压工艺参数，在一定的变形量下，焊区金属的显微组织能和母材保持基本一致。 　　※ 汽车轻量化技术--内高压成形： 　　近年来，由于汽车燃料和原材料成本原因以及环保法规对汽车废气排放的限制，使汽车结构的轻量化显得日益重要。采用这种结构上"以空代实"的方法即内高压成形方法，使承受弯扭载荷的结构采用空心截面构件，从而减轻质量又充分利用材料的强度和刚度，实现汽车轻量化。在研制专用内高压成形设备的基础上，将试验研究与模拟仿真相结合，通过对内高压成形过程模拟和分析，建立较为精确的工艺缺陷的预测计算模型，对可能出现的成形缺陷进行有效预测，最终获得质量优良可替代传统加工工艺生产的汽车用轻体构件。 　　课题组拥有10000KN内高压成形用多向液压机（公称合模力10000KN、两侧缸最大水平侧推力3150KN）。另外课题组具备高档计算机多台，已装备金属板料塑性成形模拟软件LS-DYNA、PAMSTEMP、DYNAFORMD等。具备了开展相关研究的软、硬件条件。 　　目前，本中心承担了江淮汽车研究院项目"汽车轻量化技术--内高压成形SRV汽车底盘空心轻体构件"的研究和安徽省"十一五"科技攻关项目"内高压成形技术及设备的开发和研究"。 　　※ 半固态加工成形： 　　20世纪70年代初,美国麻省理工学院（MIT）的M.C.Flemings教授和D.B.Spencer博士在实验中发现了半固态金属的流变性能, 提出了半固态加工成形工艺.该技术打破了传统的凝固模式，在获得细晶组织、缩短加工工序、节约能源等方面具有独特的优势，因此关于半固态加工成形的理论和技术引起各国研究者的高度重视，半固态加工的产品也随之得到迅速发展，已经在汽车零件制造、军事、航空、电子以及消费品等方面得到了越来越广泛地应用。被世界著名的专家们称为21世纪新兴的金属制造关键技术之一。 　　半固态加工成形的关键是半固态浆料的制备,针对现有浆料制备方法的不足，将合金试样在近液相线温度保温，获得了满足半固态金属加工的非枝晶组织，为半固态金属浆料的制备提供了一个简单有效的新途径,同时研究了细化剂对半固态组织演变的影响。通过这种相对简单而有效的方法制备出的半固态坯料，为流变成形和触变成形工艺的研究奠定良好的基础。 　　※ SPD(大塑性变形）法： 　　（1）HPT（high pressure torsion)法（severe plastic torsion straining under high pressure简称SPTS法) 　　高压下扭转变形来源于Bridgman砧式装置。这些装置最初是用于研究材料大变形下的相变以及大的塑性变形后再结晶温度和结构的变化以及静水压力对材料塑性变形能力的影响。在此过程中,科学家们发现了一个有趣的现象:高压下（通常是几个GP）经过严重扭转变形后,材料内部形成了大角度晶界的均匀纳米结构,材料的性能也发生了质的变化。压扭变形在变形体高度方向施加压力的同时，通过主动摩擦作用在其横截面上施加一扭矩，促使变形体产生轴向压缩和切向剪切变形。压扭成形可以制备结构均一的纳米金属、合金、复合材料和半导体器件,通常是直径12～20ｍｍ,厚度0.2～1ｍｍ的圆片。由于不能制备体积更大的纳米结构材料,使得高压扭转的应用受到了一定的限制。但是，HPT能制备块状的低塑性致密材料以及非致密体纳米结构材料，而且，重要的是HPT法具有极强的细化晶粒的能力，可以将晶粒细化至100nm以下，因此这种方法具有较高的科研价值。 　　目前中心正在承担着高等学校博士学科点专项科研基金项目"高纯金属钼热扭压变形关键问题的研究"。 　　（2）等径侧向挤压(ECAP－Equal Channel Angular Pressing) 　　ECAP法制备块体纳米材料的方法是在20世纪80年代Segal教授和他的同事们工作的基础上发展起来的。ECAP法最初的目的是在不改变材料横截面的情况下产生大的塑性变形，从而使材料的重复变形成为可能。在20世纪90年代初期，这种方法被进一步发展和完善,成为ＳＰＤ法的一种新工艺。 　　在挤压的过程中, 由于材料与模具中的通道紧密配合且与管壁良好润滑的试样通过两通道的交叉处时,试样经受了近似理想的纯剪切变形,因此,虽然试样的内部产生了剧烈的塑性变形,但没有产生破坏,经过多道次挤压以后，累积产生了很大的塑性变形，并获得了均匀的纳米结构。 　　已开展的工作包括： 　　（i）采用热力耦合的方法对粉末烧结体的扭压及等径角挤压成形过程进行仿真； 　　（ii）采用热力耦合方法可以全面准确地了解成形过程的变形规律，充分考虑变形工艺因素对成形过程的影响，为后续的实验及优化工作做准备。 　　（iii）设计了相关模具并进行了初步试验，以期验证数值模拟结果的可靠性，并ECAP工艺进行。 　　※ 板材激光弯曲成形： 　　激光弯曲是一种新型板材柔性成形方法，在板材加工领域中有着极为广阔的应用前景。目前，我们已经进行了平板激光单次扫描成形过程的研究，通过建立温度场的有限元计算模型，对温度梯度机理下弯曲成形过程进行了初步分析，为后续的应力应变场分析、组织分析以及成形过程控制提供基础。 技术的应用领域前景分析： 本项目适用于制造业，该项目具有广阔的市场前景。 效益分析： 该技术可应用于相关企业提升产品效率，具有较大经济效益。 厂房条件建议： 无 备注： 无