輕量化成形技術

前言

　　由哈爾濱工業(yè)大學苑世劍教授主編的《輕量化成形技術》一書，集中介紹了該校材料加工工程國家重點學科和金屬精密熱加工國家級重點實驗室一批中青年學者近年來的最新科研成果。該書具有以下特點：（1）以結構幾何特征為主線，兼顧輕質材料特點，介紹了面向輕量化結構發(fā)展起來的新成形制造技術，例如：空心變截面結構內高壓成形技術、超薄管充液彎曲技術、高次函數復雜曲面液壓成形技術和變曲率板材半多點模成形技術等；（2）以輕量化成形的概念，賦予了傳統(tǒng)精密成形或近凈成形技術新的內涵和發(fā)展方向。例如，鈦合金薄壁高筋結構的等溫鍛造技術、大型整體結構局部加載鍛造技術、輕體結構成形連接技術和薄壁復雜艙體精密鑄造技術等；（3）該書作者長期在一線從事科學研究工作，有豐富的積淀和實踐體會，將科學研究獲得的實驗數據和新鮮的認識進行總結、提煉，撰寫成書，使該書具有原創(chuàng)性和新穎性的特點；（4）該書理論與實踐結合緊密，實用性強，是設計人員、工藝人員和研究人員的一本良好參考書，也可作為材料加工工程學科專業(yè)的研究生和高年級本科生的專業(yè)教材或參考書?！　‘斍埃吞冀洕?、節(jié)能減排已經成為基本國策。該書的出版將推動輕量化成形技術在工業(yè)生產中的應用，進一步促進汽車、飛機等運輸工具的節(jié)能減排，為國民經濟和國防建設做出貢獻。有鑒于此，應苑世劍教授之邀，欣然命筆作序。

內容概要

輕質材料和輕體結構是實現輕量化的兩個主要途徑，對于材料一定的結構，減重的主要方法是設計和制造出合理的輕體結構。本書以結構特征為主線介紹了結構輕量化成形技術的基本原理、工藝特點及應用領域，重點介紹了面向空心變截面、復雜空間曲面、薄壁高筋、整體化等輕量化結構的先進成形技術，給出了工藝參數確定、缺陷分析、工藝制定、設備選型、模具結構和典型零件成形工藝等基礎理論和關鍵技術。    全書共分17章，分別為輕量化結構成形技術概論、異型截面構件內高壓成形技術、曲面板材構件液壓成形技術、鈦合金板材超塑成形技術、變曲率中厚板半多點模成形技術、高強度鋼板材及成形技術、鎂合金板材溫熱沖壓成形技術、薄壁管特種彎曲技術、復雜形狀整體構件等溫鍛造技術、異型截面超大環(huán)型件制造技術、鈦鎳記憶合金管接頭成形技術、組合式空心凸輪軸液力脹接技術、輕合金復雜構件半固態(tài)模鍛技術、薄壁鈦合金構件熔模精密鑄造技術、鋁合金薄壁件反重力鑄造技術、高性能輕合金構件噴射成形技術、TiAl基合金構件塑性成形技術。    本書讀者對象包括航空、航天、船舶、兵器、汽車和機械行業(yè)的工藝員、設計員和研究員，以及材料加工工程、材料成形與控制及機械工程學科專業(yè)的研究生和高年級本科生。

書籍目錄

第1章  輕量化結構成形技術概論  1.1  結構輕量化的途徑  1.2  輕質材料的力學性能特點  1.3  輕量化結構的幾何特征    1.3.1  空心變截面結構    1.3.2  空間曲面結構    1.3.3  變厚度/變材料結構    1.3.4  薄壁高筋結構    1.3.5  整體結構    1.3.6  輕體連接結構    1.3.7  輕質耐熱結構  參考文獻第2章  異型截面構件內高壓成形技術  2.1  內高壓成形技術的種類和特點    2.1.1  內高壓成形技術種類    2.1.2  內高壓成形技術特點    2.1.3  內高壓成形技術應用范圍    2.1.4  內高壓成形技術現狀  2.2  內高壓成形主要工藝參數計算    2.2.1  初始屈服壓力    2.2.2  開裂壓力    2.2.3  整形壓力    2.2.4  軸向進給力    2.2.5  合模力  2.3  內高壓成形缺陷形式    2.3.1  變徑管內高壓成形缺陷形式    2.3.2  彎曲軸線管件內高壓成形缺陷形式    2.3.3  三通管內高壓成形缺陷形式  2.4  內高壓成形極限    2.4.1  變徑管極限膨脹率    2.4.2  矩形截面極限過渡圓角半徑    2.4.3  多通管支管極限高度    2.4.4  低壓咸形小過渡圓角半徑的方法  2.5  內高壓成形壁厚分布規(guī)律    2.5.1  變徑管壁厚分布規(guī)律及影響因素    2.5.2  彎曲軸線構件壁厚分布規(guī)律及影響因素    2.5.3  三通管內高壓成形壁厚分布規(guī)律  2.6  內高壓成形專用管材及潤滑    2.6.1  適用的材料    2.6.2  內高壓成形對管材的要求    2.6.3  管材種類和規(guī)格    2.6.4  管材力學性能測試    2.6.5  內高壓成形的摩擦與潤滑  2.7  內高壓成形設備與模具    2.7.1  內高壓成形機組成和功能    2.7.2  內高壓成形機典型結構及其特點    2.7.3  通用高壓成形系統(tǒng)    2.7.4  內高壓成形模具與液壓沖孔  2.8  典型零件內高壓成形工藝    2.8.1  不銹鋼雙錐管件內高壓戍形    2.8.2  轎車底盤前梁內高壓成形    2.8.3  鋁合金異型截面管內高壓咸形    2.8.4  鋁合金薄壁Y型三通管內高壓成形  參考文獻第3章  曲面板材構件液壓成形技術  3.1  充液拉深成形技術原理與特點    3.1.1  充液拉深成形原理    3.1.2  充液拉深成形特點    3.1.3  充液拉深成形技術的現狀  3.2  充液拉深主要工藝參數計算  ……第4章  鈦合金板材超塑成形技術第5章  變曲率板材半多點模成形技術第6章  高強度鋼板材及成形技術第7章  鎂合金板材溫熱沖壓成形技術第8章  薄壁管特種彎曲技術第9章  復雜形狀整體構件等溫鍛造技術第10章  異型截面超大環(huán)形件制造技術第11章  鈦鎳記憶合金管接頭成形技術第12章  組合式空心凸輪軸液力脹接技術第13章  輕合金復雜構件半固態(tài)模鍛技術第14章  薄壁鈦合金構件熔模精密鑄造技術第15章  鋁合金薄壁件反重力鑄造技術第16章  高性能輕合金構件噴射成形技術第17章  TiAl基合金構件塑性成形技術參考文獻

章節(jié)摘錄

　　結構輕量化是汽車、飛機和火箭等運輸工具節(jié)約燃料、減少污染物排放和提高機動性能的主要手段之一。　　在汽車行業(yè)，轎車減重10％，油耗會降低6％～8％，廢氣排放減少50％～60％；對于卡車，減輕質量會提高載貨量。近二十年來，國外乘用車平均每十年減重8％～9％，商用車減重10％～15％，未來十年里轎車還將減重20％。對于汽車而言，減輕質量也可以減少碰撞時的慣性力，從而有利于提高碰撞安全性?！　≡诤娇蘸教祛I域，對于航天飛機，每減重1kg經濟效益就十分顯著。戰(zhàn)斗機為了提高機動性能和航程，結構質量系數從第三代飛機的32％～34％降低到第四代飛機的27％～28％，美國第四代機F-22結構質量系數為27.8％。減輕衛(wèi)星結構質量，可以提高有效載荷，先進國家衛(wèi)星的結構質量系數一般小于7％。對于洲際導彈，彈頭結構質量減輕1kg，在有效載荷不變的條件下，射程增加15km左右，或相當于減少起飛質量50kg?！　〗Y構輕量化有兩條基本途徑：一是材料途徑，采用鋁合金、鎂合金、鈦合金和復合材料等輕質材料；二是結構途徑，采用空心變截面、變厚度、空間曲面、薄壁高筋、整體等輕體結構。根據統(tǒng)計，在航空航天行業(yè)，對于一定的減重目標，采用輕質材料減重的貢獻大約為2／3，結構減重的貢獻大約為1／3。而在汽車行業(yè)，由于成本的原因，主要采用高強度鋼及合理的輕體結構減重。本章分別簡要介紹采用輕質材料和輕體結構減重的基本原理和方法?！　?.2輕質材料的力學性能特點　　表1-1為常用金屬結構材料的力學性能。從密度角度看，鎂合金是最輕的金屬材料，其密度約為鋼的1／5；鋁合金的密度約為鋼的1／3，僅次于鎂合金；鈦合金的密度約為鋼的1／2。從強度角度看，鈦合金最高；先進高強鋼的強度達到了與鈦合金相當的水平；鋁合金的強度是鋼的1／3；鎂合金強度最低。實際上，在選擇輕質材料減輕結構質量時，主要是考慮材料的比強度和比剛度。

圖書封面

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