AA5083管件颗粒介质非均匀内压温热胀形工艺性能解析

基于管件热单向拉伸试验、颗粒介质传压性能试验和外摩擦因数试验,分析了采用温热颗粒介质压力成形工艺时,在非均匀内压下AA5083管材自由胀形区的受力情况,探讨了颗粒介质与管件内壁摩擦作用对管件胀形区壁厚分布和胀形极限的影响。理论分析和工艺试验表明,温热颗粒介质压力成形工艺中颗粒介质与管坯之间存在的有益摩擦有效抑制了管件减薄,提高了管件胀形极限。     

加载路径对液压胀形管材成形性能的影响

在管材液压胀形过程中,加载路径对管材成形性能有着重要的影响,一直是研究热点。本文介绍了目前管材液压胀形中的各种加载路径如线性加载、折线加载、脉动加载和由模糊逻辑控制加载路径方式,阐述了各种加载路径的特点、原理及其对管材成形性能的影响,指出了深入研究加载路径要解决的几个关键问题。     

AA7075-T6圆筒形零件热态颗粒介质压力成形过程的力学分析

基于颗粒介质传压性能试验和AA7075-T6板材材料性能试验,对采用热态颗粒介质压力成形(HGMF)工艺拉深成形圆筒形件的法兰区、传力区和自由变形区进行了塑性力学分析,求解得到内压非均匀分布条件下成形压力的函数关系式,并与实测数据进行比对。分析结果表明,在成形中后期产生较大的偏差,理论求解最大成形力低于实测值24.6%。工艺试验研究表明,在成形温度为250℃条件下,采用HGMF工艺可一道次成形AA7075-T6圆筒形零件(底部为自由变形区)的极限拉伸比(LDR)为1.71。HGMF工艺操作便捷,装置简单,可在通用压力设备上实现轻合金板材件热成形,适用于航空、航天和军工等领域中小批量产品。     

Q235覆管对AA5052铝合金基管颗粒介质胀形行为的影响

采用AA5052铝合金挤压管作内层基管、Q235碳素结构钢卷焊管作外层覆管的钢铝复合管对复合管颗粒介质胀形行为进行研究。通过塑性理论分析胀形过程中管间切向摩擦力及法向压力对基管应力大小的影响;利用数值模拟分析管间摩擦因数和覆管各向异性对基管的应变成形极限的综合影响,并给出单管、复合管胀形时的壁厚减薄情况和基管的应力、应变分布;通过管材颗粒介质内高压胀形试验,对比单管和复合管胀形条件下铝合金管的极限胀形比,分析复合管的变形协调性。结果表明：通过施加Q235碳素结构钢覆管,减小了AA5052基管胀形区中间截面处的双向拉应力,基管胀形区壁厚减薄变小,胀形比提高了22%,复合管下基管最大减薄率为17.5 %,成形性能显著提高。     

内高压热态成形设备设计研发

介绍了内高压热态成形技术的重要性后,设计一种可以研究铝合金管成形性能的内高压热态成形设备。设备的成形内高压采用手动打压泵提供,简便易操作,成形过程中可以提供最高达150Mpa的内高压;设备的加热采用加热棒进行加热,设备采用温度控制仪与热电偶组合对温度进行控制,可以提供室温到300℃区间的成形温度;密封形式采用硬密封,密封结构利用锥台式的结构进行密封。设备可以对小管径的铝合金管材进行胀形实验,可以研究铝合金管材从室温到300℃区间不同温度的成形性能。     

管材固体颗粒介质成形新工艺

传统的软模成形技术促进了管材成形技术的发展,但也存在许多不足。针对传统软模成形的缺点提出管材固体颗粒介质成形新工艺(Solid granules medium forming technology, SGMF)。该新工艺既可解决流体介质、粘性介质的密封难题,又具有内压非均匀分布,便于控制工件成形,提高材料成形极限的优点,为材料的制备和加工提供了新的方法和手段。针对固体颗粒介质传压特点,提出线性载荷模型和余弦载荷模型。采用塑性理论对非均匀内压作用下的管材成形过程中,自由变形区塑性变形进行研究,建立在非均匀内压作用下的管材成形塑性理论,得到自由变形区应力、应变、厚度计算公式,并通过试验进行实际验证。     

管材固体颗粒介质成形工艺及其塑性理论研究

提出一种既能克服刚性模成形和软模成形的缺点又吸取它们各自优点的成形工艺——管材固体颗粒成形工艺（SGMF），为材料的制备和加工提供了新的方法和手段。采用塑性理论对非均匀内压作用下的管材成形过程中的自由变形区塑性变形进行研究，建立了在非均匀内压作用下的管材成形塑性理论，得到了自由变形区的应力、应变及其壁厚的理论计算公式，并通过试验进行了实际验证。     

加载路径对弯曲件回弹影响的机理

通过对弯曲件加栽和卸载路径及横截面切向应力分布图进行分析,通过作图法定性地分析了弯曲回弹产生和控制的机理。论述了加载和卸载路径对弯曲回弹的影响机理。详细分析了拉弯中预拉力法和补拉力法申加载和卸载的路径及对弯曲件回弹的影响,指出了它们对控制回弹作用的不同,预拉力主要用于防止弯曲起皱,补拉力的作用是减小弯曲件的回弹。对工艺人员采用不同的方法控制回弹具有指导意义。     

加载速度对板材压弯成形性能影响的研究

利用有限元分析软件ABAQUS建立了压弯成形过程的三维有限元模型,研究了不同加载速度对板材压弯成形性能的影响。模拟时,在许可范围内分别取了5个不同的加载速度(27、10.8、2.7、1.54、1.06)×102mm/s,分析了它们对成形板材内部应力场、应变场的分布以及板材关键尺寸的影响。结果表明:模拟时,加载速度对几何形状不规则板材应力集中区域的等效应力、应变分布影响较大。成形板材两直边区域夹角则在不同加载速度下产生了小幅度的波动。结合模拟结果以及YF32-400压弯设备,选择1.06×102mm/s作为实际加载速度,由现场实验证明这一选择的合理性。     

铜合金三通件的不同加载方式对金属成形的影响研究

利用有限元分析软件MSC-Superform2005模拟铜合金三通件多向加载方式的成形过程。分析多向同步、分步、顺序加载三种不同成形方式的金属等效应变以及加载成形时凸模的载荷—行程曲线,得出了多向分步加载为较佳的工艺方案。根据模拟工艺参数,验证铜合金三通件的工艺参数及模具结构的正确性及可行性,为此类零件的成形提供理论及实践参考。     

比例/非比例加载路径下5754O汽车用铝合金板各向异性变形行为的精确解析

随着越来越高的汽车轻量化需求,铝合金板在现代汽车工业中的应用越来越广。在不同加载路径下,包括比例和非比例加载,5754O铝合金板在塑性成形过程中具有复杂的各向异性规律。试验表明5754O铝合金板的各向异性规律随变形量的增加会发生改变,因此在常参数屈服准则理论框架下,基于传统的单一曲线假设难以对5754O铝合金板在整个塑性变形过程中的各向异性行为进行精确描述。鉴于上述问题,并同时考虑到大变形过程中材料变形的稳定性,对Yld2000-2d屈服准则进行改进。基于改进的Yld2000-2d屈服准则和单一曲线假设推导不同方向的单向拉伸应力应变曲线,并与试验结果进行了对比。结果表明,与原始的Yld2000-2d屈服准则不同,基于改进的Yld2000-2d屈服准则,传统的单一曲线假设仍然适用于5754O铝合金板各向异性问题。给出不同强化方式在比例加载路径下的统一性和非比例加载路径下的分散性证明。基于改进的Yld2000-2d屈服准则和等向强化和混合两种强化方式,推导非比例加载路径下板料的应力应变曲线。基于试验结果,验证了推导的理论曲线的精度。实现了5754O铝合金板在比例和非比例加载路径下变形行为的精确描述,为其工业应用提供了重要的理论支撑。     

Hot Granules Medium Pressure Forming Process of AA7075 Conical Parts

High strength aluminum alloy plate has a low elongation at room temperature, which leads to the forming of its components need a high temperature. Liquid or gas is used as the pressure-transfer medium in the existing flexible mould forming process, the heat resistance of the medium and pressurizing device makes the application of aluminum alloy plate thermoforming restricted. To solve this problem, the existing medium is replaced by the heat-resisting solid granules and the general pressure equipments are applied. Based on the pressure-transfer performance test of the solid granules medium, the feasibility that the assumption of the extended Drucker-Prager linear model can be used in the finite element analysis is proved. The constitutive equation, the yield function and the theoretical forming limit diagram(FLD) of AA7075 sheet are established. Through the finite element numerical simulation of hot granules medium pressure forming(HGMF) process, not only the influence laws of the process parameters, such as forming temperature, the blank-holder gap and the diameter of the slab, on sheet metal forming performance are discussed, but also the broken area of the forming process is analyzed and predicted, which are coincided with the technological test. The conical part whose half cone angle is 15° and relative height H/d0 is 0.57, is formed in one process at 250℃. The HGMF process solves the problems of loading and seal in the existing flexible mould forming process and provides a novel technology for thermoforming of light alloy plate, such as magnesium alloy, aluminium alloy and titanium alloy.     

Q235/AA5052复合凸环管颗粒介质胀形工艺研究

钢/铝复合管内衬的AA5052挤压铝管成形性能极差,室温下难以与外覆钢管协调变形至目标管件的形状要求。基于此,提出了挤压铝管退火处理、复合装配、颗粒介质胀形的工艺流程,使复合管胀形比达到1.40,成功制备了厚径比为3/102的复合凸环管件,最大减薄率不超过20%,满足产品技术要求。试验研究表明,AA5052挤压管材采取加热440℃保温60min的退火处理后成形性能最优,延伸率提高了3倍以上;复合管胀形过程中的壁厚分布规律与管层间摩擦因数相关,降低管层间摩擦作用能够抑制内衬铝管减薄,有利于复合管胀形极限的提高。颗粒介质胀形工艺对胀形管坯的尺寸精度要求较低,可采用通用设备和简便的模具装置实现成形工艺。     

AA6061铝合金正方形截面管胀形工艺研究

AA6061铝合金挤压管材在常温下强度高但塑性差,难以成形复杂形状零件。基于此,提出了固溶处理+固体颗粒介质胀形+人工时效的工艺流程,通过固溶、淬火和时效等热处理工艺调整铝合金变形前后的力学性能,应用固体颗粒介质胀形技术实现管件塑性成形。以AA6061挤压铝合金管为研究对象,分析了固溶处理工艺参数对合金力学性能的影响,发现管材经固溶温度560℃且保温120min处理后,其延伸率提高3倍以上,强度和硬度也大幅降低,使合金管材的成形性能指标显著提高,具备了固体颗粒介质胀形管件的条件;对合金固溶处理后再人工时效处理的试验研究表明,人工时效温度180℃且保温360min时合金塑性下降,强度和硬度等性能指标均可恢复至初始状态。基于铝合金热处理工艺特征的研究,采用固溶处理+固体颗粒介质胀形+时效处理的工艺流程,成功试制了AA6061铝合金典型的正方形截面管件,其环向最大展长率可达34%。     

凸环管件颗粒介质内高压成形工艺理论解析

离散体颗粒介质使颗粒介质内高压成形工艺中的传压具有非均匀性、颗粒介质与管件之间摩擦作用显著等特征,基于此,建立了颗粒介质非均匀载荷传压模型,对凸环管件胀形工艺过程进行了理论推导和数值解析,探讨了内压状况和摩擦条件对管件成形性能的影响,并通过工艺试验对理论分析结果进行了验证。分析结果表明,颗粒介质内高压成形工艺所具有的内压非均匀性、介质与管坯摩擦作用显著两大特征可有效减小胀形过程中的壁厚减薄和成形压力。对比试验与理论分析结果表明,壁厚分布和成形压力的理论计算结果与试验结果一致,颗粒介质非均匀载荷传压模型的构建策略可用于管件成形的预测和分析。     

锶对6201铝合金热加工性能的影响

观察加Sr变质和不变质的6021合金,以及经热加工（挤压）和未热加工的不同试样的显微组织,并结合力学性能试验结果,了解到Sr对6201铝合金热加工性能的影响。发现经Sr变质的合金肯有鱼骨状α－AlFeSi,这种化合物在挤压后只发生变形而不被压碎,使合金的力学性能提高,从而改善了热加工性能。