轻量化成形技术PDF电子书下载

第1章 轻量化结构成形技术概论 1

1.1 结构轻量化的途径 1

1.2 轻质材料的力学性能特点 1

1.3 轻量化结构的几何特征 3

1.3.1 空心变截面结构 3

1.3.2 空间曲面结构 5

1.3.3 变厚度／变材料结构 6

1.3.4 薄壁高筋结构 7

1.3.5 整体结构 8

1.3.6 轻体连接结构 9

1.3.7 轻质耐热结构 9

参考文献 10

第2章 异型截面构件内高压成形技术 11

2.1 内高压成形技术的种类和特点 11

2.1.1 内高压成形技术种类 11

2.1.2 内高压成形技术特点 15

2.1.3 内高压成形技术应用范围 17

2.1.4 内高压成形技术现状 17

2.2 内高压成形主要工艺参数计算 19

2.2.1 初始屈服压力 20

2.2.2 开裂压力 20

2.2.3 整形压力 20

2.2.4 轴向进给力 21

2.2.5 合模力 23

2.3 内高压成形缺陷形式 23

2.3.1 变径管内高压成形缺陷形式 23

2.3.2 弯曲轴线管件内高压成形缺陷形式 25

2.3.3 三通管内高压成形缺陷形式 26

2.4 内高压成形极限 28

2.4.1 变径管极限膨胀率 28

2.4.2 矩形截面极限过渡圆角半径 28

2.4.3 多通管支管极限高度 30

2.4.4 低压成形小过渡圆角半径的方法 30

2.5 内高压成形壁厚分布规律 34

2.5.1 变径管壁厚分布规律及影响因素 34

2.5.2 弯曲轴线构件壁厚分布规律及影响因素 36

2.5.3 三通管内高压成形壁厚分布规律 38

2.6 内高压成形专用管材及润滑 39

2.6.1 适用的材料 39

2.6.2 内高压成形对管材的要求 40

2.6.3 管材种类和规格 40

2.6.4 管材力学性能测试 43

2.6.5 内高压成形的摩擦与润滑 44

2.7 内高压成形设备与模具 45

2.7.1 内高压成形机组成和功能 45

2.7.2 内高压成形机典型结构及其特点 47

2.7.3 通用高压成形系统 48

2.7.4 内高压成形模具与液压冲孔 49

2.8 典型零件内高压成形工艺 51

2.8.1 不锈钢双锥管件内高压成形 51

2.8.2 轿车底盘前梁内高压成形 54

2.8.3 铝合金异型截面管内高压成形 56

2.8.4 铝合金薄壁Y型三通管内高压成形 59

参考文献 60

第3章 曲面板材构件液压成形技术 63

3.1 充液拉深成形技术原理与特点 63

3.1.1 充液拉深成形原理 63

3.1.2 充液拉深成形特点 64

3.1.3 充液拉深成形技术的现状 65

3.2 充液拉深主要工艺参数计算 66

3.2.1 充液室临界压力 66

3.2.2 拉深力 67

3.2.3 压边力 68

3.3 圆筒形件充液拉深技术 69

3.3.1 缺陷形式和拉深比 69

3.3.2 壁厚分布和成形精度 71

3.3.3 筒形件充液拉深成形工艺 73

3.4 盒形件充液拉深技术 74

3.4.1 缺陷形式和拉深比 74

3.4.2 壁厚分布和成形精度 76

3.4.3 方锥盒形件充液拉深成形工艺 77

3.5 可控径向加压充液拉深技术 78

3.5.1 可控径向加压充液拉深成形原理 78

3.5.2 可控径向加压充液拉深成形应力分界圆 79

3.6 板材液体凸模拉深成形技术 80

3.6.1 液体凸模拉深成形技术原理和特点 80

3.6.2 液体凸模拉深主要工艺参数 81

3.7 充液拉深设备和模具 83

3.7.1 充液拉深成形设备结构和组成 83

3.7.2 充液拉深成形设备主要参数 84

3.7.3 模具结构和材料 84

参考文献 85

第4章 钛合金板材超塑成形技术 87

4.1 钛合金超塑成形技术原理与特点 87

4.1.1 钛合金的发展与应用 87

4.1.2 超塑成形工艺原理和分类 88

4.1.3 TC4钛合金超塑成形技术的发展 91

4.2 超塑成形的精确性与控制 94

4.2.1 超塑成形中的壁厚不均匀性及其控制 95

4.2.2 超塑成形的尺寸精度 99

4.3 超塑成形／扩散连接组合技术 102

4.4 超塑成形中的摩擦和润滑 104

4.4.1 超塑成形中的摩擦特点 105

4.4.2 圆环压缩法及其应用 106

4.4.3 超塑成形中摩擦的控制 107

参考文献 109

第5章 变曲率板材半多点模成形技术 112

5.1 半多点模成形原理与特点 112

5.1.1 半多点模成形原理 112

5.1.2 半多点模成形优点 112

5.2 曲面离散的多点冲头高度和数量的确定 114

5.2.1 冲头高度确定方法 114

5.2.2 冲头数量确定原则 115

5.3 半多点模成形过程影响因素 117

5.3.1 护板厚度的影响 117

5.3.2 工件材料和厚度的影响 119

5.3.3 弹性垫板的影响 120

5.3.4 弹性上模形状的影响 121

5.3.5 多点下模形状的影响 122

5.4 复杂双曲率曲面零件半多点模成形 122

5.4.1 椭球面零件 122

5.4.2 马鞍面零件 124

5.4.3 球面零件 127

5.5 半多点模成形技术的应用 129

参考文献 130

第6章 高强度钢板材及成形技术 132

6.1 高强度钢的特点及分类 132

6.1.1 高强度钢的分类 132

6.1.2 普通高强度钢的种类 134

6.1.3 先进高强度钢的种类 135

6.2 高强度钢的力学性能 139

6.2.1 高强度钢的力学特点 139

6.2.2 高强度钢的应力应变曲线 140

6.2.3 高强度钢的成形极限图 142

6.3 高强度钢板材冷成形工艺 143

6.3.1 高强度钢的成形特点 143

6.3.2 高强度钢的成形性能 144

6.3.3 高强度钢的回弹 144

6.3.4 高强度钢成形模具 146

6.4 高强度钢板材热成形工艺简介 148

6.4.1 高强度钢热成形特点 148

6.4.2 高强度钢热成形工艺 149

参考文献 150

第7章 镁合金板材温热冲压成形技术 152

7.1 镁合金的特点及应用 152

7.1.1 镁合金的特点 152

7.1.2 镁合金的应用范围 152

7.2 镁合金板材制备加工技术 153

7.2.1 镁合金板材主要制备加工工艺 153

7.2.2 镁合金板材的交叉轧制 154

7.2.3 镁合金板材的异步轧制 155

7.3 镁合金的塑性与微观组织结构 156

7.3.1 镁及镁合金的室温塑性变形机制 156

7.3.2 镁合金塑性变形机制的背散射电子衍射（EBSD）晶粒跟踪研究方法 160

7.4 镁合金板材成形性的试验方法 162

7.4.1 力学性能的物理模拟试验 162

7.4.2 成形性试验原理及方法 163

7.5 镁合金板件温热冲压成形 165

7.5.1 筒形件拉深 165

7.5.2 采用凸模冷却的筒形件差温拉深 168

7.5.3 变形速度的影响规律 169

7.6 镁合金复杂板材零件的温热液压成形 170

7.7 板材零件冲锻成形技术 172

7.8 型材温热拉弯成形技术 173

参考文献 174

第8章 薄壁管特种弯曲技术 177

8.1 弯管技术的原理与特点 177

8.1.1 弯管技术的种类 177

8.1.2 弯管技术的特点及适用范围 177

8.2 主要工艺参数和缺陷形式 178

8.2.1 主要工艺参数 178

8.2.2 缺陷形式及影响因素 179

8.3 管材CNC弯曲技术 181

8.3.1 弯曲过程及CNC弯曲设备 181

8.3.2 芯棒形式及侧推力对缺陷的影响 183

8.3.3 材料n值、r值对壁厚分布的影响 183

8.3.4 三维曲线管件CNC弯曲 184

8.4 充液压弯技术 186

8.4.1 充液压弯原理及特点 186

8.4.2 充液压弯受力分析 186

8.4.3 极限充液压力 187

8.5 极小弯曲半径管充液剪切弯曲技术 188

8.5.1 充液剪切弯曲原理及特点 189

8.5.2 充液剪切弯曲过程 190

8.5.3 成形缺陷 190

参考文献 192

第9章 复杂形状整体构件等温锻造技术 193

9.1 等温锻造技术原理与特点 193

9.2 等温锻造工艺参数的确定 196

9.2.1 等温锻造工艺方案设计 196

9.2.2 工艺参数的确定 197

9.3 筋板类锻件等温锻造技术 202

9.3.1 筋板类锻件的成形工艺和缺陷形式 202

9.3.2 筋板类锻件的加载形式 204

9.3.3 带有纵、横内筋的薄腹板类构件局部加载成形 205

9.4 整体叶轮等温锻造技术 206

9.4.1 叶轮类零件成形特点 206

9.4.2 模具结构设计 207

9.4.3 叶轮类锻件成形工艺 209

9.4.4 典型整体叶轮等温锻造工艺 210

9.5 枝芽类环形锻件等温锻造技术 213

9.5.1 成形载荷的控制 213

9.5.2 锻件流线的控制 214

参考文献 216

第10章 异型截面超大环形件制造技术 218

10.1 超大环形件制造技术原理与特点 218

10.2 异型截面环形件的精密弯曲 219

10.2.1 弯曲过程及典型截面 219

10.2.2 弯曲力计算 220

10.2.3 弯曲应力分布及侧弯原因 221

10.2.4 非对称截面环形件的侧弯解决措施和精度控制 223

10.3 超大环形件现场精加工 224

10.4 工程应用 226

参考文献 227

第11章 钛镍记忆合金管接头成形技术 228

11.1 形状记忆合金管接头的连接原理与特点 228

11.2 形状记忆合金管接头的应用现状 229

11.3 形状记忆合金管接头的设计 232

11.4 TiNi合金的熔炼 235

11.5 TiNi合金管接头成形与加工 237

11.5.1 TiNi合金的锻造 237

11.5.2 TiNi合金管材的热挤压成形 237

11.5.3 TiNi合金管接头的机加工及处理 239

11.6 TiNi合金管接头的低温扩径 239

参考文献 243

第12章 组合式空心凸轮轴液力胀接技术 244

12.1 凸轮轴液力胀接原理与特点 244

12.1.1 凸轮轴液力胀接原理 244

12.1.2 凸轮轴液力胀接技术优点 244

12.2 凸轮轴液力胀接工艺参数确定 245

12.2.1 液力胀接准则 245

12.2.2 凸轮轴液力胀接内压计算 248

12.2.3 内压对胀接强度的影响 250

12.3 铸铁凸轮轴液力胀接 251

12.3.1 铸铁凸轮组合式空心凸轮轴结构 251

12.3.2 铸铁凸轮轴液力胀接工艺参数确定 252

12.3.3 液力胀接铸铁凸轮轴及其性能 253

12.4 钢质组合式空心凸轮轴 254

12.4.1 钢质组合式空心凸轮轴结构 254

12.4.2 液力胀接钢质凸轮轴及其性能 255

12.5 国外液力胀接组合式空心凸轮轴应用 257

参考文献 258

第13章 轻合金复杂构件半固态模锻技术 259

13.1 半固态成形原理与特点 259

13.1.1 半固态成形基本原理 259

13.1.2 半固态成形工艺 260

13.2 轻合金半固态坯料（浆料）的制备方法 261

13.2.1 液相法 262

13.2.2 固相法 266

13.3 半固态模锻的主要工艺参数 268

13.4 铝镁合金复杂构件半固态模锻技术 271

13.4.1 半固态模锻成形模具 271

13.4.2 复杂构件半固态模锻成形过程分析 273

13.4.3 复杂构件半固态模锻成形件的组织性能控制方法 274

13.4.4 典型铝镁合金复杂构件半固态模锻成形 275

参考文献 278

第14章 薄壁钛合金构件熔模精密铸造技术 280

14.1 钛合金熔模精密铸造技术原理与特点 280

14.1.1 熔模精密铸造技术原理 280

14.1.2 钛合金熔模精密铸造工艺特点 280

14.1.3 国外钛合金熔模精密铸造技术现状 281

14.2 钛合金的熔炼设备及原理 283

14.2.1 真空自耗电极凝壳熔炼 283

14.2.2 感应凝壳熔炼 284

14.2.3 感应悬浮熔炼 284

14.3 钛合金熔模精密铸造的造型材料 285

14.3.1 蜡料的选择 285

14.3.2 粘结剂的选择 286

14.3.3 耐火材料的选择 288

14.4 钛合金熔模精密铸造型壳的制备 289

14.4.1 蜡模的制备 289

14.4.2 型壳的制备 290

14.5 钛合金铸造工艺及浇注系统的设计 291

14.5.1 钛合金构件的工艺设计 291

14.5.2 钛合金构件的浇注系统设计 292

14.6 典型薄壁复杂钛合金构件的精密铸造 293

14.6.1 变内径薄壁铸件 293

14.6.2 等内径薄壁铸件 295

参考文献 298

第15章 铝合金薄壁件反重力铸造技术 299

15.1 反重力铸造工作原理及浇注工艺过程 299

15.1.1 低压铸造 299

15.1.2 差压铸造 301

15.1.3 调压铸造 302

15.1.4 真空吸铸 304

15.2 薄壁件反重力铸造浇注系统及加压工艺 304

15.2.1 反重力铸造浇注系统设计 304

15.2.2 内浇口形状的影响 305

15.2.3 升液管结构设计 307

15.2.4 加压工艺参数的选择 308

15.3 薄壁件反重力铸造充型特点 312

15.3.1 充型速度对液体充填形态的影响 312

15.3.2 铸件壁厚对液体充填形态的影响 313

15.3.3 真空条件下充型速度对液体充填形态的影响 314

15.4 反重力铸造垂直缝隙式浇注系统充型特点 315

15.4.1 浇注系统设计 316

15.4.2 充型过程及理论分析 316

15.4.3 产生回流的原因 321

15.5 反重力铸造充型质量的影响因素 322

15.5.1 参数定义 322

15.5.2 各主要因素对充型质量参数的影响 324

15.6 典型件反重力铸造成形 329

15.6.1 大型薄壁筒体件反重力铸造成形 329

15.6.2 薄壁壳体件反重力铸造成形 330

参考文献 331

第16章 高性能轻合金构件喷射成形技术 332

16.1 喷射成形技术原理与特点 332

16.1.1 喷射成形技术原理 332

16.1.2 喷射成形技术特点和适用范围 333

16.2 喷射成形制坯工艺 335

16.2.1 喷射成形制坯过程 335

16.2.2 雾化器结构设计 338

16.2.3 喷射成形制坯工艺参数优化 342

16.2.4 喷射成形制坯过程控制手段 344

16.3 喷射成形坯锭后处理工艺 346

16.3.1 致密化的必要性 346

16.3.2 致密化工艺 346

16.3.3 终成形 349

16.3.4 喷射成形构件的热处理工艺特点 350

16.3.5 喷射成形设备 351

16.4 典型材料与构件的喷射成形 353

16.4.1 典型构件的喷射成形 353

16.4.2 轻合金新材料的喷射成形 355

参考文献 360

第17章 TiAl基合金构件塑性成形技术 363

17.1 TiAl基合金成分与组织特征 363

17.2 γ-TiAl基合金的晶体学特征与位错滑移机制 366

17.3 γ-TiAl基合金的强度与高温塑性变形 367

17.4 γ-TiAl基合金的制备与加工成形工艺途径 373

17.5 γ-TiAl基合金的锻造 374

17.5.1 铸锭的开坯锻造与组织细化 374

17.5.2 零件锻造成形 376

17.6 γ-TiAl基合金的挤压 378

17.7 γ-TiAl基合金的轧制与板材成形 379

参考文献 383