基于多场耦合仿真的时效态铝合金电磁翻孔成形

针对T6态2219铝合金壳体电磁翻孔成形,基于ANSYS/LS-DYNA建立了电磁场-结构场耦合模型,通过数值模拟分析了电磁翻孔过程中板材的变形规律,研究了放电电压、预制孔直径对不同成形区域的贴模间隙和减薄率的影响。结果表明：电磁翻孔过程中产生的材料径向应变有利于抑制孔壁减薄;随着放电电压的增大,孔壁贴模间隙显著减小,但凹模圆角处的贴模间隙以及材料最大减薄率增加;随着预制孔直径的增大,孔壁贴模间隙有所减小,凹模圆角处的贴模间隙以及材料最大减薄率小幅增加。通过试验验证了模拟结果,确定放电电压和预制孔直径分别为12.75 kV和Φ99 mm时,可以得到翻边高度不小于27 mm的Φ120 mm的法向翻孔。     

Ti55钛合金整体壁板电脉冲辅助压弯成形失稳研究

高温钛合金网格筋壁板相较于传统的铝合金筋壁板结构效率更高,但是室温下钛合金整体壁板难以成形。利用电流电致塑性效应和焦耳热效应能有效降低成形载荷、提高成形极限,并且能有效避免钛合金在加热中被严重氧化。本研究建立了Ti55整体壁板电脉冲辅助压弯成形的电-热-力耦合有限元模型,并对不同成形工艺参数和壁板几何参数进行模拟。结果表明:在壁板两端施加8 A/mm~2电流密度时,压弯成形温度区间比较合适。整体壁板随着筋条高度的增加,失稳屈曲程度越来越大,筋条失稳时所需的临界载荷越小,筋条的稳定性越差。腹板厚度主要影响筋条的温度从而影响筋条的失稳情况。整体壁板纵向筋条间距增大,筋条稳定性越差,筋条失稳屈曲也越严重。     

补料比对Y型三通管内高压成形影响研究

对于Y型三通管,由于其结构的不对称性,内高压成形过程中左右冲头的轴向补料比对成形有较大的影响.通过实验和数值模拟,研究了补料比对Y型三通管的壁厚影响规律以及成形中产生的缺陷.结果表明:成形后零件左侧过渡区圆角处壁厚最大,右侧过渡区圆角处次之,枝管顶部壁厚最薄;增加补料比能在一定程度上改善枝管部分的壁厚减薄,但过度加大左右补料比,会使试件左侧圆角处产生内凹缺陷.     

斜凸缘锥形件充液拉深中预胀作用研究

采用有限元结合实验对斜凸缘铝合金锥形件充液拉深中预胀作用进行研究。研究结果表明:在斜凸缘锥形件的成形中,凸模底面和板料在预胀以及拉深初始阶段的接触不同步,是造成零件锥壁底部产生壁厚明显减薄痕迹的原因;预胀时凸模的位置对凸模圆角处零件壁厚分布有一定的影响,并且对低端锥壁圆角处的影响比对高端锥壁圆角的影响更为显著;凸模先下行一定位移,然后配合合适的预胀加载路线可以改善此处壁厚的减薄,减轻壁厚减薄留下的明显痕迹。     

钛合金波纹管超塑成形工艺研究

首次开发利用氩气的压力胀形和轴向加载的复合超塑性工艺成形技术制造钛合金波纹管的新工艺,可加工多波U型钛合金波纹管。超塑成形采用多层模结构,用模具来控制波形。超塑成形加载过程分为胀形、合模和定型3个阶段,以使成形件的壁厚分布均匀。确定了筒坯的下料尺寸;给出了各个成形阶段胀形气压和保压时间的计算公式;通过超塑胀形实验成形了Ti-6Al-4V钛合金双波波纹管。     

液室压力对异形长法兰盒形件充液成形过程的影响

异形长法兰盒形件由于法兰面积大,拉深成形时法兰区的材料流动困难,易出现开裂缺陷。通过对比分析壁厚分布的试验与仿真结果,证明了仿真分析具有可靠的准确度。利用实验与仿真相结合的分析方法,分析异形长法兰盒形件充液成形过程中初始反胀与成形压力的影响机理,优化液室压力加载路径,建立关于初始反胀压力与初始反胀高度的工艺窗口,用于指导该类零件初始反胀参数选取。分析结果表明:异形长法兰盒形件充液成形过程中,初始反胀压力与初始反胀高度过小,导致异形长法兰盒形件凸模圆角处破裂,初始反胀压力与初始反胀高度过大,导致异形长法兰盒形件凹模圆角处破裂;最大减薄率随着成形压力的增加,先减小后增加。     

5A06铝合金板材热态快速气压胀形的变形形为(英文)

通过热态气压胀形实验测试5A06铝合金板材在不同温度、保压时间和气压下的成形性能。测量不同成形条件下(温度:325~500°C;压力2.5,4.0MPa;保压时间:8~120s)圆底杯形件的轮廓、圆角半径和壁厚分布,分析各因素对板材热态气压胀形行为的影响。结果表明:温度越高,压力越大,保压时间越长,板材贴靠模具程度越大。圆底杯形件圆角半径最小仅为2.0mm。最小壁厚值出现在圆角与底部过渡区域。在400~500°C温度范围内,提高气体压力可以缩短保压时间,实现板材的快速气压成形。     

关键工艺参数对铝合金斜法兰非轴对称盒形件充液成形的影响

铝合金斜法兰非轴对称深腔盒形件成形过程中受力变形复杂。通过理论分析计算、有限元分析软件Dynaform的数值模拟及试验,对成形工艺进行了优化。针对该零件充液拉深过程易出现的破裂、起皱现象,研究了预胀形高度、预胀形液室压力、液室压力加载路径对零件法兰最高处D侧与最低处B侧凸模圆角区域在板料成形过程中壁厚变化的影响。结果表明,预胀形高度越高或预胀形液室压力过大,零件B侧与D侧凸模圆角在成形后壁厚减薄越严重;预胀形高度过低也会导致D侧凸模圆角在成形后发生严重减薄。预胀形结束后,液室压力加载过快,易发生褶皱,达到临界液室压力后,可以有效抑制板料壁厚过度变薄。     

波节管液压成形过程的数值分析与实验研究

通过理论计算和有限元模拟的方法计算了液压成形波节管的成形压力,并进行实验验证。通过液压成形实验研究了波节管壁厚分布,并分析了适当提高成形压力对波节管尺寸精度的影响。通过爆破实验分析了液压成形波节管的内压爆破性能。结果显示:理论计算、数值模拟得到的成形压力与实验结果较为一致,提高成形压力不能明显的改善波节管的尺寸精度;成形后的波节管直管段管壁最厚,波峰处壁厚减薄量最大;波节管壁厚从波峰到直管段并不是单调增大,在过渡段边缘,壁厚局部减薄严重;经过液压成形得到的波节管内压爆破性能要优于原始光管。     

基于载荷下降法的双相钢DP590拉深减薄率研究

采用载荷下降法研究了双相钢DP590在不同压边力下拉深成形的减薄率。采用BCS-50AR通用板材成形性试验机进行有无润滑条件的对比拉深试验,获得成形力-凸模位移关系曲线。试验结果发现,拉深件凸缘部位和凹模圆角处的润滑有利于拉深成形,而无润滑条件下的拉深容易破裂。拉深件凸缘部位增厚,凹模圆角处和筒壁部位均有不同程度的减薄。危险断面处的减薄率最大,破裂情况下的最小减薄率为28.6%,无破裂情况下的最大减薄率为19.3%,达到实际生产要求。     

多曲率截面TC4钛合金超塑性胀形工艺

为研究多曲率截面TC4钛合金超塑性胀形过程中成形气压加载速度对零件成形效果的影响，利用MARC有限元软件对TC4钛合金板材在应变速率为2×10^-3 s^-1条件下进行了超塑性胀形模拟，获得了气压-时间加载曲线。基于该曲线设计了3种不同成形气压加载速度曲线，并分别进行了超塑性胀形试验。试验结果表明，在3种不同成形气压加载速度条件下，气压加载速度越慢，零件成形效果越好。零件各个位置壁厚变化均匀且实际壁厚减薄趋势与模拟得到的壁厚减薄趋势大致相符，零件实际最大壁厚减薄率约为25%,满足零件使用要求。成形后的零件各变形区域的晶粒形状变化不大且均为等轴晶粒，晶粒尺寸随着板材形变量的增大而减小。     

铝合金不等高盒形件充液成形过程预胀形效应(英文)

利用数值模拟和实验方法研究预胀形对不等高平底异形盒形件充液成形过程的影响,探讨预胀高度和预胀压力对成形结果的影响规律,优化压力加载路径。结果表明:预胀形对成形结果影响较大。过高的预胀高度会导致不等高盒形件最低拐角区凸模圆角处的裂纹和折痕,过低的预胀高度会导致最高拐角区凸模圆角处的破裂。当预胀高度在合理范围时,预胀压力对筒壁最高拐角区凸模圆角处的破裂影响较小。但是,过大的预胀压力会导致筒壁最低拐角区凸模圆角附近产生裂纹及褶皱。合理预胀高度和预胀压力可有效控制失效形式的发生。     

铝合金圆管拉伸外翻成形过程模拟研究

拉伸外翻可以克服轴压失稳、翻管件尺寸精度不理想等问题.本文采用Deform-2D商业软件对铝合金圆管拉伸外翻成形过程进行数值模拟,观察了成形过程中材料流动情况和等效应力的分布,分析了管坯相对厚度和凸模圆角半径对翻管工艺力的影响.结果表明:翻卷过程中金属材料以较大的速率从内孔内壁流向凸模圆角处,并在凸模圆角入口处速度达到最大值;外筒外壁处材料处于等效拉应力状态,而内孔内壁处材料等效应力基本为零;对于几何尺寸规格一定的管坯,存在一个最佳拉伸外翻凸模圆角半径,当设计的凸模圆角半径等于该最佳值时,翻管工艺力最小.     

凸模圆角半径对钢板冲压成形的影响

圆角半径的确定一直是冲压件工艺设计的关键技术,本文采用实验与理论模型相结合的手段,研究了凸模圆角半径对钢板冲压成形的影响。结果表明：冲压成形中的开裂位置和凸模圆角大小有关;圆角处的减薄率基本上与相对圆角半径R／t成反比;极限成形高度随凸模圆角半径的增大而增大。     

单直缝焊接圆管成形制造工艺改进

PFP逐步折弯成形法采用冷加工折弯方式成形直缝焊接圆管,免去了热加工锻造法中将钢板毛坯加热、锻后正火处理等热处理工序,应用固定的上模和可调节宽度的下模,减少了开模数量,扩大了加工范围。根据圆管内径、壁厚、中性层弯曲半径确定圆管展开毛坯钢板尺寸。由于圆上各处曲率相等,可以确定每次成形圆弧的弧长及圆弧对应的圆心角等要素,利用CAD制图分割整圆,在毛坯钢板上划线标识折弯成形次数及折弯工艺顺序,钢板在折弯机上逐步折弯成形,最终获得了合格的单直缝焊接圆管。     

矩形截面小圆角管件胀-压复合成形工艺

对于精度要求高、圆角半径小、厚度分布均匀的矩形截面管件,传统的成形工艺难以成形出合格零件。采用有限元模拟和实验研究的方法,研究了矩形截面小圆角管件胀-压复合成形工艺,分析了内压、上模压下量等关键参数对零件圆角半径和壁厚分布的影响。结果表明,增大内压和上模压下量有利于圆角的填充,采用适当的内压和上模压下量,矩形试件的相对圆角半径可以达到0.86。与常规的内高压成形中圆角及附近减薄严重不同,胀-压复合成形工艺的圆角及附近区域具有增厚的现象,有利于获得壁厚更加均匀的小圆角零件。在对成形规律进行研究的基础上,建立了矩形截面小圆角管件的成形工艺窗口,成形出了满足形状与尺寸要求的管件。     

钛合金TC4薄壁波纹管液压成形工艺优化

利用有限元软件进行仿真分析,基于Johnson-Cook本构模型和韧性损伤模型,模拟了钛合金波纹管液压成形过程。分析了液压大小、模具圆角尺寸和模片间距对波纹管液压成形的影响规律,并获得了优化的工艺参数。针对管材外径为Φ21.5 mm,壁厚为0.16 mm,成形后最大直径为Φ31.5 mm的钛合金管材,液压成形波纹管的最佳模片圆角半径为4t(t为管材壁厚)、液压大小为42 MPa、模片间距为8 mm。将仿真结果和实验结果进行对比发现,最大减薄率波峰处有2%~3%的差异,管端部有1%~2%的差异,这是由于假设仿真过程中全部采用润滑而实验过程中未必全部润滑,摩擦系数越大减薄率越大造成的,实验验证了仿真的准确性。     

大型带法兰封头热成形模拟研究

以大型带法兰封头的热成形工艺模拟过程为研究对象,利用DEFORM-3D软件分析平台.将封头成形过程可分为成形初期、中期和后期三个阶段,计算了各个时期封头的封头壁厚减薄量.发现封头半球形区成形初期处于减薄过程中,在中后期减薄量减小;下模圆角过渡区在变形初期无明显壁厚变化,中后期减薄量越来越大;法兰区在后期才有少量减薄.此...     

圆筒形件充液拉深成形精度

本文系统地研究了平底和球面圆筒形件充液拉深成形精度。充液拉深成形中，由于高压液体紧紧将毛坯贴向凸模表面，因而零件具有良好的贴模性并能获得很高的内径精度。同样，由于液压的施加在凸模圆角和压边圈之间产生与凸模运动方向相反的局部胀形，减小了凸模圆角处的弹复，提高了侧壁及球面件底部的形状冻结性。但是，平底零件的底面形状因液压的施加而使形状冻结性不好，平面度降低。     

面向厚度均匀分布的矩形截面管材液压成形预成形工序设计

为实现矩形截面管件液压成形时圆角填充和厚度均匀分布,设计了3种矩形截面并采用刚性模的预成形方案;利用LS-DYNA软件进行了数值仿真计算,并在最终液压成形工序时继承了预成形工序的仿真结果,以期获得准确的圆角充填结果和厚度分布规律。结果表明,长边内凹、短边平直的预成形方案可保证减薄率低于10%,其直边与圆角过渡段厚度分布最为均匀且容易实现。经实验验证,相对其他预成形方案,长边内凹、短边平直的方案最优。