研究了變形量對5. 8 mm口徑冷徑向鍛造身管力學性能各向異性的影響。實驗結(jié)果表明:經(jīng)冷徑向鍛造身管力學性能呈現(xiàn)明顯的各向異性,較大變形量（38%和41%）成形身管的力學性能各向異性程度低于較小變形量（27%和34%）成形身管;有限元和織構(gòu)分析結(jié)果表明:身管成形過程中存在較大剪切應力,受剪切應力的影響形成剪切織構(gòu)（{112}〈111〉和{110}〈001〉）,弱化了身管的軸向強度;變形量為41%時,身管延伸率各向異性程度明顯增大,導致成形身管內(nèi)部容易產(chǎn)生軸向裂紋缺陷。 

【文章來源】：兵器裝備工程學報. 2020,41(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

鍛后身管顯微組織

徑向鍛造是一種熱鍛或冷鍛工藝，通常在工件周圍徑向布置4個錘頭，以生產(chǎn)截面沿其長度方向恒定變化的實心或管狀工件[1]。與傳統(tǒng)的開式模鍛相比，由于錘頭的約束，材料橫向變形受到限制，成形件具有較好的晶粒組織和較少的內(nèi)部缺陷[2]。目前，我國速射武器身管制造普遍采用冷徑向鍛造工藝，徑向鍛造過程如圖1所示。冷徑向鍛造通常會使身管材料的強度指標增加，塑性指標下降，并產(chǎn)生力學性能的各向異性。身管使用過程中需要承受一定的膛壓，其力學性能各向異性會對身管使用性能產(chǎn)生影響。因此，為了制造出性能更加優(yōu)異的身管滿足其使用要求，需要對鍛后身管力學性能各向異性進行研究。Yu等[3]對鎂環(huán)熱軋過程進行研究，發(fā)現(xiàn)鎂環(huán)厚度方向微觀結(jié)構(gòu)分布不均勻，其力學性能也呈現(xiàn)各向異性，中間層材料軋向屈服強度明顯高于橫向。劉力力[4]對鍛后身管力學性能進行實驗測定，發(fā)現(xiàn)鍛后身管呈現(xiàn)各向異性，其橫向塑性性能低于縱向。Gulsha等[5]在模擬鋯管冷軋過程中考慮毛坯材料的各向異性，發(fā)現(xiàn)模擬得到殘余應力分布與實際結(jié)果更加吻合。Hideaki等[6]在研究管件軋制時發(fā)現(xiàn)，管件毛坯材料各向異性將影響到管件成形表面質(zhì)量。鄧雨亭等[7]對β鍛TC17鈦合金力學性能各向異性進行了研究，表明鍛后產(chǎn)生的織構(gòu)組分以及拉伸鍛后相貌特征各異共同造成了TC17鈦合金力學性能的各向異性。劉文輝等[8]究發(fā)現(xiàn)橫軋工藝可以降低板材的各向異性度。

徑向鍛造后，沿鍛后身管的軸向、徑向和周向進行取樣制成壓縮試件，取樣位置如圖2所示。壓縮試樣設(shè)計成直徑為4 mm、高度為6 mm的圓柱體，試樣的外圓柱表面通過無心磨床加工成粗糙度為0.8 Ra的光滑表面。壓縮實驗儀器選用長春實驗研究所產(chǎn)CCS-44100電子萬能試驗機。實驗前，在壓縮試樣的上下表面涂上潤滑油，實驗過程中壓縮速度保持恒定，其值為5 mm/min。為了方便觀察壓縮裂紋，在壓縮試驗臺一側(cè)添加微型電子顯微鏡，用于記錄實驗過程中試樣裂紋的萌生情況，當觀察裂紋萌生或壓縮載荷達到70 k N時停止實驗。采用線切割對鍛后身管中間層進行取樣，制成表面積為13 mm×10 mm，厚度為3 mm的矩形X射線衍射試樣(如圖3)。經(jīng)過粗磨和拋光后，采用D8ADVANCED X射線衍射儀對中間層晶粒分布情況進行分析，得到不同方向上的不完全極圖衍射數(shù)據(jù)，采用Textools軟件對試樣織構(gòu)組分進行分析。采用有限元軟件(ABAQUS)建立身管冷徑向鍛造軸對稱模型，有限元模型中毛坯尺寸、錘頭尺寸及鍛打工藝參數(shù)與實驗情況一致。建模過程中，將錘頭、芯棒和擋塊視為剛體，不考慮其變形，身管毛坯視為彈塑性材料，采用四節(jié)點減縮積分單元(CAX4R)進行劃分。采用罰函數(shù)法來模擬各部件之間的接觸行為，身管與錘頭之間的摩擦因子為0.25，與擋塊之間的摩擦因子為0.15，與芯棒之間的摩擦因子為0.05[4]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]橫軋對6016鋁合金組織及力學性能的影響[J]. 劉文輝,羅號,譚永勝,陳宇強,唐昌平.  稀有金屬. 2020(03)
[2]7056鋁合金厚板軋制變形不均勻性的實驗研究與數(shù)值模擬[J]. 昌江郁,陳送義,陳康華,周亮,袁丁玲.  中南大學學報(自然科學版). 2018(08)
[3]β鍛TC17鈦合金力學性能各向異性研究[J]. 鄧雨亭,李四清,黃旭.  稀有金屬. 2018(08)
[4]身管徑向精鍛鍛后織構(gòu)分析及性能各向異性研究[J]. 徐笑,樊黎霞,王亞平,董曉彬.  精密成形工程. 2016(02)
[5]7A55鋁合金厚板的微觀組織和性能不均勻性[J]. 馮迪,張新明,劉勝膽,吳澤政,郭奕文,余翠娟.  中南大學學報(自然科學版). 2015(08)



本文編號：3061656