薄壁纯钛管数控弯曲成形性能研究

研究了薄壁纯钛(CP-Ti)管在不同弯曲半径和不同材料性能下的多缺陷约束数控弯曲成形性能,通过显式/隐式三维有限元模型和实验研究了先进轻量化材料CP-Ti的成形潜力。结果表明:管材的硬化指数、厚向异性指数和杨氏模量的变化对弯曲成形性能有很大影响;与壁厚减薄和截面畸变相比,失稳起皱是抑制大直径薄壁CP-Ti管弯曲成形性能的主要缺陷。升高温度可以提高CP-Ti管的弯曲成形性能,特别是抗起皱性能。     

高应变速率对纯钛塑性变形的影响

利用动态塑性变形(DPD)和准静态压缩变形(QSC)技术对纯钛圆柱样品进行对比压缩试验,研究了不同应变速率下纯钛形变孪晶和微结构演变。结果发现:2种变形方式的变形机制相似,低应变时以形变孪生为主,孪生饱和后转变为位错滑移主导;高应变速率促进了形变孪晶的产生,激发{4211}压缩孪晶的形成,同时使变形机制转变临界应变提前至0.2;纯钛在高应变速率和高应变(ε≥0.6)下出现绝热剪切带(ASB)。     

商业纯钛拉压塑性变形行为与机理

通过拉伸和压缩试验,获得了商业纯钛在不同温度和不同应变速率下的拉伸和压缩应力-应变关系,对比分析了拉压变形路径、变形温度和应变速率对商业纯钛塑性变形行为的影响;建立了Zener-Hollomon模型,获得了变形温度和应变速率对商业纯钛压缩变形加工硬化的作用规律及商业纯钛压缩变形加工图;基于电子背散射衍射技术,获得了商业纯钛晶粒取向分布,结合拉压变形特性阐明了商业纯钛拉伸塑性变形机理主要是滑移,压缩塑性变形机理主要分为滑移-孪生-滑移3个阶段。     

工业纯钛板材的轧制织构及微观组织对其孪晶和再结晶行为的依赖性

将工业纯钛(CP-Ti)板轧制至不同程度,随后进行退火以及进行20％的再轧制.通过电子背散射衍射(EBSD)对合金微观组织的变化进行表征.重新轧制后,{11(2)2}＜(1)(1)23＞压缩孪晶和{10(1)2}＜10(1)1＞拉伸孪晶产生.可以观察到孪晶的层状结构,这是由变形孪晶的缠结以及二次和三次孪晶的产生引起的....     

TA1纯钛冷轧变形机理

对TA1纯钛进行了不同变形量的冷轧加工,使用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及维氏硬度测试研究了TA1纯钛冷轧变形机理。结果表明,TA1纯钛在轧制过程中存在织构变化,轧制使<0001>//TD的择优取向强度先增加后减小,并且基面上的双峰织构分布强度变弱。轧制会使α晶粒内产生孪晶,并以压缩孪晶为主。随着轧制变形量的增加,轧制产生的塑性变形由孪生转变为滑移,且位错密度逐渐增加,加工硬化效果更加显著,硬度不断增加。     

动态塑性变形纯钛的绝热剪切带研究

利用动态塑性变形(DPD)技术对纯钛圆柱样品进行动态压缩试验,研究了高应变下出现的绝热剪切带(ASB)及两侧过渡区的显微组织和硬度分布。结果发现:ASB仅出现在动态压缩应变大于等于0.6的DPD样品中,在准静态压缩对比试验中未出现,表明其受应变速率和应变两者共同影响。剪切带内部硬度略低于基体,而过渡区硬度明显低于基体。通过Zerilli-Armstrong本构模型和热扩散距离计算分析表明,计算的过渡区与绝热温升热影响区宽度与试验结果基本相符,初始晶粒动态再结晶形成等轴晶组织并引起组织软化。     

小弯曲半径薄壁纯锆U形管弯制模具的研制

薄壁纯锆U形管在弯制过程中容易产生椭圆度、回弹、划伤以及弯管内弧褶皱等现象,为了实现小弯曲半径薄壁锆管的弯制成形,根据U形管的弯制特点,并结合实际弯制经验,设计并制作了U形管的弯制模具。该弯制模具主要采用绕管方式进行弯制,U形管一端固定,另一端进行弯制。弯制试验结果表明,该弯制模具能够制作弯曲半径为50 mm和105 mm的φ25.4 mm×1.24 mm薄壁锆U形管,弯制后的U形管成形状态良好,检测结果均能满足GB 151—1999标准及设备生产工艺的要求,并能有效地保证弯管质量。     

脉冲电流对TA1工业纯钛板弯曲成形性能的影响

通过电辅助Ⅴ形弯曲实验,研究了TA1工业纯钛板在不同有效电流密度下的变形规律,及脉冲电流对试样温度分布与微观组织演变的作用机理.研究结果表明,TA1板的热稳定温度随有效电流密度的增大而增加.当有效电流密度从1.2A·mm-2增大到2.8A· mm-2时,试样热稳定温度从180℃逐渐升高到490℃.TA1板在脉冲电流辅助...     

工业纯钛机械孪晶演化及其对纯钛低温力学性能的影响

对工业纯钛(TA2)在液氮介质中机械孪晶随应变量的变化规律以及孪晶对晶粒尺寸的依赖性进行了研究。结果表明:在静拉伸过程中孪晶分数随应变量的增加而增加,孪晶的形成主要在均匀塑性变形阶段,尤其在塑性变形的初期,颈缩后孪晶分数增加缓慢。孪晶形貌的演化规律为:在变形的初始阶段生成孪晶的尺寸比较大,在随后的塑性变形中又发生破碎,最终形成一些孪晶密集的区域。低温下纯钛的塑性变形方式为孪生和滑移共同作用。粗晶粒(55μm)和细晶粒(18μm)的纯钛在室温和低温下的拉伸实验结果表明,晶粒的粗化没有降低纯钛的塑性,低温下粗、细晶粒纯钛的塑性均比室温下的高。这种现象与纯钛低温下活跃的孪生密切相关。     

室温ECAP变形工业纯钛的微观组织研究

在室温下采用等径弯曲通道变形技术(ECAP)对工业纯钛进行2道次(φ=90°)和8道次(φ=120°)挤压变形.利用光学显微镜(OM)和透射电镜(TEM)分析变形前及不同道次后工业纯钛的组织形貌特征.结果表明:ECAP变形1道次后,原始晶粒在剪切力的作用下沿变形方向拉长成板条状;随着变形道次增加,晶粒进一步细化,且出现晶粒从大板条向小板条及等轴晶转化的趋势.     

铝合金大口径薄壁管数控弯曲实验研究

铝合金大口径薄壁管小弯曲半径数控弯曲成形过程中更容易发生起皱、截面畸变和壁厚减薄等缺陷。文章根据成形缺陷产生的原因对弯管模具结构和设备装置进行了改进,包括模具内锁设计、紧凑型柔性芯棒、模具并紧杆和长内衬顶推。在此基础上,采用实验研究方法,对Φ70mm×1.5mm×105mm(外径×壁厚×弯曲半径)的大口径薄壁铝合金管数控弯曲成形质量及应变规律进行了分析,并研究了顶推装置在大口径薄壁铝合金管数控弯曲成形中的效用。     

Effects of process parameters on numerical control bending process for large diameter thin-walled aluminum alloy tubes

Numerical control(NC) bending experiments with different process parameters were carried out for 5052O aluminum alloy tubes with outer diameter of 70 mm, wall thickness of 1.5 mm, and centerline bending radius of 105 mm. And the effects of process parameters on tube wall thinning and cross section distortion were investigated. Meanwhile, acceptable bending of the 5052O aluminum tubes was accomplished based on the above experiments. The results show that the effects of process parameters on bending process for large diameter thin-walled aluminum alloy tubes are similar to those for small diameter thin-walled tubes, but the forming quality of the large diameter thin-walled aluminum alloy tubes is much more sensitive to the process parameters and thus it is more difficult to form.     

工艺参数对大口径薄壁矩形管弯曲成形的影响

基于动态显示分析有限元平台Abaqus/explicit,建立了大口径薄壁矩形管弯曲成形的三维有限元模型,模拟分析了变形速度对矩形管弯曲成形失稳起皱的影响规律,试验结果表明:在单独施加旋转速度时薄壁矩形管的失稳起皱程度较大,同步施加旋转速度和助推速度时管件的失稳起皱趋势有所减缓,起皱系数ζ也随着减小。研究结果对薄壁矩形截面管材弯曲成形中工艺参数的选择和优化具有重要意义。     

助推作用对大口径铝合金薄壁管数控弯曲壁厚减薄和回弹的影响

以有限元软件Dynaform为平台,建立了大口径薄壁管数控弯曲及回弹的有限元模型,分析了压块助推速度和压块与管子之间的摩擦系数对壁厚减薄和回弹角的影响规律。结果表明,压块与管子之间没有摩擦或者压块的助推速度为0.9、助推速度为1.0且压块和管子间摩擦系数为0.1的条件下,管子壁厚减薄超过航空标准中允许的最大减薄量0.4375mm。在压块的助推速度不变的条件下,压块与管子之间摩擦系数从0.1增加到0.3,能够有效地降低管外侧的壁厚减薄,但是回弹角也会明显增大。当压块与管子之间的摩擦系数为定值时,助推速度从1.0增加到1.2,对管外侧壁厚减薄的改善作用不大,回弹角没有明显变化。     

大口径薄壁小弯曲半径数控弯管有限元建模和实验

针对大口径薄壁小弯曲半径管件在航空航天领域日益迫切的需求,在对数控弯曲过程的实验和理论分析基础上,选用动态显式有限元平台ABAQUS/Explicit,以50mm×1mm(外径×壁厚)系列不锈钢和铝合金大口径薄壁小弯曲半径管件为例,实现了包括弯管、抽芯、卸模回弹的完整的数控弯曲有限元模型的建立,结合实验研究对比讨论了大口径小弯曲半径管件弯曲过程建模的难点和解决方法。     

薄壁钢管无芯弯曲最小相对弯曲半径的确定

分析了钢管弯曲应力和应变,探索了最小相对弯曲半径与管的弯曲切向主应变的关系,并确定了最小相对弯曲半径的计算方法,进一步推导出分别按照材料硬化指数、延伸率和变形几何条件计算的最小相对弯曲半径公式,再通过薄壁钢管无芯弯曲试验对其进行修正。用此方法可在少量的钢管弯曲试验的基础上,精确地确定钢管弯曲的实际最小相对弯曲半径,具有较高的参考价值。     

薄壁管小弯曲半径数控弯曲壁厚减薄实验研究

外侧壁厚减薄是弯管成形中容易出现的加工缺陷之一,对于薄壁管小弯曲半径(R/D≤2)数控弯曲成形尤为严重.本文采用实验法,对该成形过程中弯曲段的壁厚减薄进行了深入研究,得到芯头个数、芯棒伸出量、弯曲角度、压块与管件摩擦条件、压块速度、相对弯曲半径、材料参数对壁厚减薄的影响规律.结果表明,合理增加压块与管件间的摩擦和压块速度,有助于控制壁厚减薄;1CR18Ni9Ti管变形特点不同于LF2M管,后者更易出现拉裂缺陷.     

薄壁钢管内胀推弯成形数值模拟及实验研究

针对薄壁管材弯曲成形过程中内壁起皱、外壁拉裂等成形缺陷,采用内胀推弯工艺成形规格为Φ30mm×0.3mm的1Cr18Ni9Ti薄壁管材。有限元模拟了不同内胀压力下,薄壁管成形性能和壁厚分布,并进行了实验研究。结果表明,该工艺可以很好的解决内壁起皱、外壁拉裂等成形缺陷,对生产实践具有一定的指导意义。     

Effect of frictions on cross section quality of thin-walled tube NC bending

1 Introduction Thin-walled tube bending parts have been increasingly used in many industry fields such as aviation, aerospace and automobile for their easy satisfaction in light weight, high strength and low consuming. The numerical controlled(NC) rotar…     

Springback of thin-walled tube NC precision bending and its numerical simulation

The springback is one of the key factors which affect the forming quality of thin-walled tube NC precision bending. The elastic-plastic finite element method was proposed to study the springback process of thin-walled tube NC precision bending and the combination of dynamic explicit algorithm and the static implicit algorithm was proposed to solve the whole process of thin-walled tube NC precision bending. Then, the 3D elastic-plastic finite element model was established based on the DYNAFORM platform, and the model was verified to be reasonable. At last, the springback rule of thin-walled tube NC precision bending and the effect of geometry and material parameters on the springback rule of thin-walled tube NC precision bending were studied, which is useful to controlling the springback of thin-walled tube NC precision bending, and the numerical simulation method can be used to study other effect of parameters on the forming quality of thin-walled tube NC precision bending.