第16卷 第3期
摘要：目的 解决室温条件下因铝合金塑性流动不均而导致的零件开裂和尺寸偏差等问题。方法 利用高速冲击提高材料成形极限以及流体均匀载荷精确控形的优势，提出了电磁冲击液压工艺并实现了铝合金阵列结构零件的成形，采用实验手段研究了放电电压和放电次数对零件贴模精度和厚度分布的影响。结果 随着放电电压的增大，零件的成形深度增大。在单次放电8 kV下，板料最大成形深度达到模具深度的97%，连续3次放电8 kV后，零件通道填充率达到89.7%。建立了与物理实验模型一致的电磁-流体-结构的多物理场耦合仿真模型，发现冲击液体对板料施加的瞬态压强超过200 MPa，板料最大变形速度达到40.5 m/s。模拟得到的板料变形轮廓与实验结果一致，证明了多物理场耦合仿真模型的准确性。结论 电磁冲击液压成形是 一种新型的高速成形方法，能够实现铝合金阵列微结构零件的精确制造，为提高复杂薄壁难变形构件的成形性能和精度提供了新的技术手段。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.03.012
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
颜子钦, 赵鹏, 朱玉德, 等. 铝合金板阵列微结构零件电磁冲击液压成形研究[J]. 精密成形工程, 2024, 16(3):123-130.
YAN Ziqin, ZHAO Peng, ZHU Yude, et al. Experimental Study on Electromagnetic Impact Hydraulic Forming of Aluminum Alloy Sheet Array Micro-structure Parts[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(3):123-130.
摘要：：目的 研究挤压铸造与超声处理工艺对铸造铝锂合金组织与性能的影响规律，分析工艺改变对组织细化及性能提升的作用机理，解决传统重力铸造下铝锂合金性能较差的问题。方法 将挤压铸造（SC）与超声处理（UT）相结合制备Al-2Li-2Cu-0.5Mg-0.2Zr合金，在熔体超声2 min后，以50 MPa的挤压力制备合金，探究各工艺对铸造铝锂合金显微组织与力学性能的影响。结果 与传统的重力铸造（GC）相比，SC合金的孔隙率和成分偏析显著降低，晶粒尺寸也明显减小，特别是经过UT+SC处理的合金得到了进一步优化。经UT+SC处理后，Al-2Li-2Cu 合金的极限抗拉强度（UTS）、屈服强度（YS）和伸长率分别为235 MPa、135 MPa 和15%，与 GC合金相比，分别提高了113.6%、28.6%、1 150%，与 SC合金相比，分别提高了5.4%、3.8%、15.4%。结论 UT+SC工艺能明显提升铸造铝锂合金的性能。UT+SC制备的Al-Li合金的强度和伸长率的提高归因于孔隙率的降低、晶粒细化和第二相的均匀分布。将挤压铸造与超声处理相结合制备铸造铝锂合金解决了重力铸造下合金性能较差的问题，为满足航空航天要求的高强韧铸造铝锂合金的制备提供了一种行之有效的新方法。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.03.013
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
潘宇, 李建宇, 陈露, 等. 挤压铸造与超声处理对铸造铝锂合金组织与性能的影响[J]. 精密成形工程, 2024, 16(3):131-137.
PAN Yu, LI Jianyu, CHEN Lu, et al. Effect of Squeeze Casting and Ultrasonic Treatment on Microstructure and Properties of Cast Al-Li Alloy[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(3):131-137.
解析Poly6-I 屈服准则对3104-H19铝合金拉深制耳预测的研究
摘要：目的 研究解析Poly6-I屈服准则预测具有高各向异性的3104-H19铝合金本构关系的能力，并将其应用于有限元仿真分析中，以实现对3104-H19铝合金拉深制耳的精确预测。方法 分析解析Poly6-I屈服 准则的表达形式，减少计算参数所需的试验个数，并与经典的Yld2004-18p屈服准则进行对比，验证它对高各向异性力学性能预测的能力，将其嵌入到有限元软件中进行杯型件拉深制耳模拟，验证模型的精确性 和有效性。结果 对于高各向异性材料，解析Poly6-I 屈服准则所使用的试验个数可以减少到11，它预测的3104-H19 铝合金屈服轨迹的各向异性系数曲线和单向拉伸曲线与Yld2004-18p屈服准则预测的结果基本相同，杯型件拉深有限元模拟结果与试验结果基本一致。结论 与Yld2004-18p 屈服准则相比，考虑高各向异性特性的解析Poly6-I屈服准则所使用的试验数据更少，且无须使用优化软件求取参数，更为方便。解析Poly6-I屈服准则能精确地预测3104-H19铝合金材料在杯型件拉深试验中的制耳个数及杯型件杯壁的成形高度。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.03.014
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
胡启, 陈军. 解析Poly6-I屈服准则对3104-H19铝合金拉深制耳预测的研究[J]. 精密成形工程, 2024, 16(3):138-144.
HU Qi, CHEN Jun. Earing Prediction by Analytical Poly6-I Yield Criterion on 3104-H19 after Deep Drawing[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(3):138-144.
摘要：目的 探明带环形凸台薄盘形件旋压成形工艺的可行性，揭示成形过程的特点、成形缺陷的类型和产生机制，以及工艺参数对成形极限的影响规律。方法 基于ABAQUS\Explicit有限元模型，分析成形过程中的材料流动、应力分布、缺陷的产生机制和工艺参数对成形极限的影响规律。结果 旋压成形过程分为内槽填充、轴向隆起和径向扩展 3 个阶段，应力场沿径向和周向呈梯度分布，坯料在径向扩展阶段由于受压失稳产生了凸台凹坑缺陷。成形极限随凸台增厚比、盘缘宽厚比和型槽倾角的增大而增大，随旋轮进给比 f 的增大，成形极限先增大后减小。结论 总结了增厚旋压工艺的成形特征、缺陷演化机制以及工艺参数对成形极限的影响规律，为带环形凸台薄盘形件旋压成形工艺的设计和优化提供指导。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.03.015
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
高畅, 刘发美, 金俊松, 等. 带环形凸台薄盘形件旋压成形规律研究[J]. 精密成形工程, 2024, 16(3):145-151.
GAO Chang, LIU Famei, JIN Junsong, et al. Spinning Forming Process for Thin Disc Parts with Annular Boss[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(3):145-151.
摘要：目的 针对7075高强铝合金构件在固溶-淬火-时效处理过程中成形精度低的问题，提出了7075高强铝合金预强化冷成形工艺，研究7075 高强铝合金构件冷成形强化机制。方法 基于高强铝合金短流程高性能成形技术，经过固溶-时效处理，获得预强化处理的7075铝合金板料，使用预强化处理的7075铝合金板料冷成形试制帽形梁。通过拉伸试验、杯突试验测试预强化处理的7075铝合金板料及帽形梁力学性能，并通过透射电子显微镜试验解释7075高强铝合金构件冷成形强化机制。结果 预强化处理的7075铝合金板料抗拉强度为540 MPa，延伸率为19.3%，强度接近7075铝合金T6态强度水平，塑性接近7075铝合金O态塑性水平。杯突值为16.6 mm，达到7075铝合金O态的87%。使用预强化处理的7075铝合金板料冷成形试制的帽形梁表面质量良好，无破裂等情况。经过烤漆工艺后，帽形梁抗拉强度为（560±5）MPa，屈服强度为（480±5）MPa，与7075高强铝合金T6态强度相当。结论 预强化处理的7075铝合金板料基体内部存在大量GP Ⅱ区组织，这有助于提高7075高强铝合金的强度和塑性。使用预强化处理的7075铝合金板料冷成形试制的帽形梁在烤漆工艺处理时，基体中部分GP Ⅱ区会转变为η'相，析出相的转变和加工硬化的结合 提高了成形构件的强度，使其强度可以达到7075高强铝合金T6态强度水平。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.03.016
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
陈庆洋, 庞秋, 胡志力, 等. 7075高强铝合金构件冷成形强化机制研究[J]. 精密成形工程, 2024, 16(3):152-158.
CHEN Qingyang, PANG Qiu, HU Zhili, et al. Cold Forming Strengthening Mechanism of 7075 High-strength Aluminum Alloy Components[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(3):152-158.
摘要：目的 针对复杂压铸制造过程中高精度监控和质量预测问题，构建全连接神经网络，以提高压铸件缺陷分类和预测的准确性及高效性。方法 提出了一种基于全连接神经网络的算法，用于压铸件的质量预测。以汽车发动机下缸体为研究对象，先通过压铸岛采集关键工艺数据，后通过异常值处理和数据归一化进行数据预处理，再采用最小冗余和最大相关性的启发式算法（MRMR）进行特征处理，选出对压铸件质量影响较大的5个参数，该算法以3个压射速度、真空度、动模流量为输入层参数，以铸件质量为输出层参数。最后确定该算法的结构及各个参数，进行模型的训练与构建，并与不同算法进行性能比较。结果 与传统的决策树、SVM算法相比，该算法在相同数据集的分类和预测性能方面均更优，表明全连接神经网络在预测压铸缺陷方面具有优势。结论 该算法在实际应用中具有很大的潜力，证明全连接神经网络在预测能力和精度方面具有优势，可以为数据分类和预测提供更好的解决方案。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.03.017
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
田小静, 龚欢, 杜宇, 等. 基于全连接神经网络的压铸件质量预测算法[J]. 精密成形工程, 2024, 16(3):159-164.
TIAN Xiaojing, GONG Huan, DU Yu, et al. Die Casting Quality Prediction Algorithm Based on Fully Connected Neural Network[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(3):159-164.
摘要：目的 以喷丸成形工艺下的2024-T351铝合金平板件和单筋件为研究对象，分析弦向及展向曲率半径试验值与拟合值的变形规律。方法 针对试件厚度、喷丸压力、喷丸速度、预弯量4个参数进行喷丸成形操作的正交试验，通过测量成形后曲率的变化规律，分析不同参数组合对平板件和单筋件成形变化规律的影响。结果 在不考虑材料性能波动的情况下，随着平板件厚度和喷丸速度的增大，平板试件的弦向曲率半径和展向曲率半径均呈递增趋势；而随着喷丸压力的增大，平板试件的弦向曲率半径和展向曲率半径则呈现递减趋势，即当平板件厚度和喷丸速度增大时，喷丸成形对平板试件弯曲的影响程度有所增大，曲率半径减小；反之，喷丸成形对平板试验件弯曲的影响程度减小，曲率半径增大。结论 在忽略初始状态并将其假设为自由状态或给定预弯量状态的条件下，随着喷丸速度的增大，单筋试件的曲率半径递增，试验值与拟合值的变化趋势基本相符，二者最大偏差为11.2%。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.03.018
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
尹佳, 贾保国, 杨辉, 等. 大尺寸2024-T351铝合金喷丸成形曲率变化规律研究[J]. 精密成形工程, 2024, 16(3):165-170.
YIN Jia, JIA Baoguo, YANG Hui, et al. Curvature Change Law of Large Size 2024-T351 Aluminum Alloy under Shot Peening Forming[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(3):165-170.
摘要：目的 研究9310钢在变形温度为800~1 200 ℃、应变速率为0.01~50 s−1和高度压下量为70%条件下的热变形行为，建立预测效果相对较好的9310钢本构模型。方法 使用Gleeble-3800热模拟机对9310钢进行等温恒应变速率热压缩实验，基于热压缩实验数据，分析了应变速率对9310钢流动软化效应的影响，建立了考虑应变补偿的Arrhenius本构模型与支持向量回归（SVR）本构模型，并进行了模型精度分析，之后引入人工神经网络（ANN）智能算法优化了Arrhenius本构模型。结果 与变形温度相比，应变速率对9310钢 流动软化效应的影响更为显著。相较于支持向量回归（SVR）本构模型，考虑应变补偿的Arrhenius本构模型精度更高，其相关系数R为0.993 4，平均相对误差（AARE）和均方误差（MSE）分别为0.055 6和89.362， 它在预测高应变速率（1、10、50 s−1）流动应力时出现了较大偏差，经ANN智能算法优化后，相关系数R 提高至0.9991，AARE和MSE分别降至0.019 9和9.998，且绝对误差在±10 MPa以内的预测流动应力占比 为98.34%。结论 在低应变速率（0.01 s−1）下软化效应更强，在高应变速率（10 s−1）下再结晶程度较低，软化效应较弱。ANN智能算法优化后的Arrhenius本构模型具有较高的精度，能较准确地预测9310钢的流 动行为。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.03.019
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
施文鹏, 孙岑花, 李佳俊, 等. 基于人工神经网络智能算法的9310钢本构模型优化[J]. 精密成形工程, 2024, 16(3):171-180.
SHI Wenpeng, SUN Cenhua, LI Jiajun, et al. 9310 Steel Constitutive Model Optimization Based on Artificial Neural Network Intelligent Algorithm[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(3):171-180.
摘要：目的 对某铝合金汽车转向节的精密铸造工艺进行设计与优化研究，以得到合格的铝合金汽车转向节的精密铸造工艺方案。方法 结合铝合金转向节铸件的结构特征、铸件材料特性和铸造经验，在转向节铸件主体部和鹅颈部各开设一个内浇口，设计了铝合金转向节初始浇注方案；通过在初始工艺方案中铸件缺陷较严重的区域设置补缩冒口、在铸件顶部增设排气道等措施给出了铝合金汽车转向节的优化浇注方案，基于ProCAST软件建立了铝合金转向节精密铸造2种浇注方案的有限元模型，对铝合金转向节精密铸造的充型过程、凝固过程及缩孔缩松特性进行了数值模拟与分析。结果 铝合金转向节铸件初始浇注方案的充型过程相对稳定流畅，铸件在凝固过程中有孤立液相区的形成，完全凝固后铸件中间部位存在大面积缩松缩孔缺陷；优化浇注方案能够控制金属液的流动、充型顺序及凝固特性，铸件的整个凝固过程基本呈中间对称分布，最后凝固区域位于补缩冒口内部，最大缩孔缩松率控制在 2%以下。结论 优化浇注方案的设计合理且有效，能够有效地消除铝合金转向节铸件的缺陷。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.03.020
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
赵海涛, 甘万兵, 晏洋, 等. 铝合金汽车转向节精密铸造工艺研究[J]. 精密成形工程, 2024, 16(3):181-187.
ZHAO Haitao, GAN Wanbing, YAN Yang, et al. Precision Casting Process of Aluminum Alloy Automobile Steering Knuckle[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(3):181-187.
摘要：目的 研究时效工艺参数对高强 Al-Mg-Si-Cu 铝合金微观组织和力学性能的影响规律，以得到 Al-Mg-Si-Cu 铝合金时效后最优的性能和微观组织。方法 在不同时效处理工艺参数条件下，通过对 Al-Mg-Si-Cu 铝合金时效处理后的硬度、电导率、室温力学性能进行测试与对比分析，并结合微观组织观察实验，分析了不同时效温度及时效时间对Al-Mg-Si-Cu铝合金时效强化相及力学性能的影响规律。结果 在 不同时效温度条件下，经不同时效时间的时效处理后，Al-Mg-Si-Cu铝合金的电导率随时效温度的升高和时间的延长而增大，当时效温度为170、180、190 ℃时，硬度和力学性能在时效时间为16、12、8 h时达到峰值。同时，当时效时间为8、12、16 h时，Al-Mg-Si-Cu铝合金的时效强化相分别是β''相、β'相和Q'相；在峰值时效和过时效工况下，Al-Mg-Si-Cu铝合金的析出相均存在Q'相，该相对合金的强度具有明显的贡献。在过时效阶段，Al-Mg-Si-Cu 铝合金强化相明显初化，力学性能和硬度均有明显降低。结论 经淬火处理 +180 ℃/12 h 时效处理后，高强Al-Mg-Si-Cu铝合金的力学性能最优，抗拉强度和屈服强度分别为404 MPa 和388 MPa，硬度为136HV。
DOI:10.3969/j.issn.1674-6457.2024.03.021
期刊英文名称简写：J. Netshape Form. Eng.
张伟, 朱科杰. 高强Al-Mg-Si-Cu铝合金的时效工艺研究[J]. 精密成形工程, 2024, 16(3):188-194.
ZHANG Wei, ZHU Kejie. Investigation on Aging Technology of High Strength Al-Mg-Si-Cu Aluminum Alloy[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(3):188-194.
