低碳钢/铝合金双层管的充液弯曲起皱行为(英文)

双层金属管由内层耐腐蚀合金和外层低碳钢管组成,具有优良的综合性能。通过有限元模拟和实验研究内外层不同厚度比和内部液体压力对低碳钢/铝合金双层管充液弯曲起皱行为的影响,分析双层管充液弯曲出现的两种起皱失稳形式,即分叉失稳和极值点失稳。结果表明:起皱随着厚度比的增加而延缓,双层管稳定性随着厚度比的增加而明显提高。通过有限元模拟确定了最优的厚度比选取范围。当内压较低时,双层管易出现内外层分析缺陷,导致内层铝合金薄壁管出现分叉失稳。随着内压的升高,内层管抗失稳能力明显提高,成型极限增加。实验结果验证了不同内压下的有限元预测结果。通过该研究,确定内压和外层管壁厚的选取方法,得到双层管充液弯曲避免内层薄壁管起皱的机理。     

内压对薄壁铝合金管材充液压弯过程的影响

采用实验和数值模拟研究5A02铝合金薄壁管材充液压弯成形过程中内压对缺陷的影响规律,分析内压对弯曲内侧起皱、截面畸变及壁厚分布的影响,获得壁厚变化规律;通过数值模拟给出的应力状态,揭示缺陷形成机制。结果表明:提高内压能降低轴向压应力的绝对值,减小失稳起皱趋势,当内压超过一个临界值时,皱纹完全消除。对于直径为63 mm、壁厚为1 mm的5A02-O铝合金管材,其内压临界值为2.8 MPa。充液有效地减小截面畸变程度,随内压的增大,截面畸变程度逐渐减小。弯曲后,壁厚最大减薄点位于弯曲外侧点,且随内压的增大,轴向和环向拉应力均呈增大趋势,弯曲外侧壁厚度减薄的趋势也增大。     

双层管内压弯曲过程轴向应力分析

双层管内压弯曲方法为获得大直径超薄弯管提供了可行的途径,文章对该方法避免内层管起皱的机理进行研究。内压在双层管轴向产生的附加拉应力,可降低弯曲内侧轴向压应力,有助于预防起皱。采用弹性理论,得到双层直管状态下附加轴向拉应力表达式,并对理论模型进行验证。通过数值模拟,分析了弯曲过程中支撑内压、外层管厚度,对内层超薄管起皱和轴向应力的影响规律。理论分析结果表明,双层管极限支撑内压,会随外层壁厚的增加而显著提高,因此对于厚度比较大的双层管,可以通过采用较大的支撑内压,提高附加轴向拉应力的方法避免起皱。模拟结果表明,随着外层管厚度增加,外层管弯曲时不易发生失稳起皱,同时弯管内侧轴向压应力绝对值降低。支撑内压越高,内外层界面贴合越紧密,内层管在承受轴向压应力时,其稳定性越高。     

内压对薄壁管充液压弯时的影响

失稳起皱和截面畸变是薄壁管弯曲成形过程中的主要缺陷,通过数值模拟和实验的方法,研究了液压支承下管材的弯曲变形行为,进行了从无内压到内压为18MPa的管材充液弯曲成形,分析了充液弯曲成形过程中的内压值对成形的影响,给出了成形后的不圆度和典型点壁厚减薄率的变化规律,结果显示,随着充液压力的增加,管材的截面不圆度逐渐减小,管材内侧壁厚增厚趋势减小,外侧壁厚减薄趋势增大。并根据模拟结果给出了成形后的典型点的应力状态。     

大径厚比非对称5083铝合金弯管充液弯曲成形

针对大尺寸大径厚比非对称铝合金薄壁弯管弯曲成形过程中的起皱难题,提出了两端仅压板约束、两端固定约束、两端采用封头3种充液弯曲成形方案,通过有限元数值模拟分析了管件的起皱缺陷、壁厚分布以及应力状态,并进行了实验验证.研究表明:采用两端仅压板约束时,压板与管材之间的摩擦力提供的管材轴向拉应力较小,只有当充液内压大于3.6 ...     

管坯结构对小半径薄壁弯头内胀冷推弯成形的影响

针对Ф40 mm×1 mm铝合金管材且弯曲半径为1倍管径的L形弯管成形,以数值模拟技术为平台,建立了内胀冷推弯有限元模型,研究了管坯端头不同补偿角度对弯管成形质量的影响。结果表明:补偿角度过大时,弯管内侧易产生压缩起皱,降低补偿角度则能有效防止弯管产生压缩起皱,且随着角度的降低,成形弯管减薄区域不断扩大,同时弯管弯曲内侧有效长度不断降低,易造成成形不足;补偿角度为45°时,起皱现象消失,外侧壁厚最大减薄率为7. 1%,整体成形质量较佳。以45°补偿角度进行内胀冷推弯试验,成形出符合要求的1倍弯曲半径弯管,且试验结果与模拟结果整体较吻合。     

钛合金薄壁弯管热气胀工艺变形行为

针对TC4钛合金薄壁弯管弯曲过程中的内侧起皱、外侧开裂、横截面畸变和弯曲回弹等成形缺陷，提出了钛合金薄壁弯管热气胀成形工艺，解决了以上成形缺陷，并通过调控工艺参数控制TC4钛合金的应变硬化与应变速率硬化的协同作用，提升了薄壁弯管的壁厚均匀性。在此基础上，开展了TC4钛合金薄壁弯管的热气胀成形实验。最终成形出满足产品使用要求的Φ206 mm×1.5 mm×R495 mm的TC4钛合金薄壁弯管，最大不圆度仅为0.25%,最大减薄率为16.88%。结果表明：在TC4钛合金薄壁弯管热气胀成形过程中，控制成形温度及应变速率等主要工艺参数，可以提高薄壁弯管的成形精度和壁厚均匀性，显著改善成形弯管的产品质量。     

小半径薄壁管材内胀推弯成形制造工艺研究

针对薄壁小半径弯曲管生产过程中易出现的变薄、断裂、起皱等难点,运用中性层偏移理论对弯管受力与变形特点进行分析,采用内胀推弯的工艺生产1Cr18Ni9Ti薄壁小半径弯曲管,并对生产原理、工艺、模具设计作了介绍.实践结果表明,该工艺很好地解决了小半径弯管外壁减薄、断裂等问题,对生产实际具有一定的借鉴意义和参考价值.     

带长直管的小弯曲半径薄壁弯头推弯成形实验研究

带长直管的小弯曲半径(R=1D)薄壁弯头推弯成形极易产生成形不足、失稳起皱等缺陷。通过改变摩擦系数和成形内压两种工艺参数,研究带长直管的小弯曲半径弯头推弯成形。结果表明:管材内部压力的大小对弯头成形效果影响显著,压力太小会造成管材弯曲段产生失稳起皱的现象,压力太大则易造成弯管成形不足和弯管头部破裂等缺陷;管坯外壁与模具型腔摩擦力的大小对弯头成形亦有重要影响,摩擦力过大将阻碍管坯材料沿轴向的流动,降低弯头长度。实验采用聚氨酯填料作弹性介质,二硫化钼作润滑剂,内胀推弯成形带长直管的小弯曲半径薄壁弯头,其外侧壁厚减薄量控制在安全范围之内。     

内压对5A02铝合金充液剪切弯曲管成形和壁厚分布的影响(英文)

为了研究内压对5A02铝合金充液弯曲管成形和壁厚的影响,通过实验的方法研究内压对5A02铝合金充液剪切弯曲管成形缺陷、成形圆角和轴向壁厚分布的影响。通过数值模拟分析了内压对轴向应变的影响和厚向应变不变线在成形管件上的分布。结果表明:当相对内压(成形内压与材料屈服强度的比)大于0.2时,能够顺利成形。当相对内压从0.2增大到1.2时,第一弯角外圆角对应的相对弯曲半径由0.3降低到0.025,轴向最小壁厚由1.45mm降低到0.87mm。根据变形特点可以将充液剪切弯曲管分为补料区、第一弯角、剪切区、第二弯角和夹持区。在轴向补料的作用下,补料区和第一弯角轴向为压应变。远离补料区的第二弯角和夹持区主要为拉应变。随着内压的增大,剪切区轴向应力由压应力变为拉应变。一方面,内压越大,成形圆角越小,对轴向补料的阻碍作用更强;另一方面,成形小圆角时产生了额外的轴向拉应变。根据厚向应变特点可以将充液剪切弯曲管件分为增厚区和减薄区,当相对内压为0.4时,增厚区为补料端和夹持端,减薄区位于两弯角的外圆角处和剪切区。