工艺参数对双层304不锈钢波纹管液压胀形的影响

为提高波纹管的成形质量以及合理选取胀形工艺参数,基于有限元分析软件ABAQUS模拟304不锈钢双层波纹管液压胀形过程,并利用实验验证了有限元模型的正确性。基于建立的模型,研究了内压力、模具行程、挤压速度和加载路径对波纹管成形的影响。结果表明,影响双层波纹管液压胀形壁厚减薄和波高的主要工艺参数为内压力和模具行程;随着内压力和模具行程的增大,最大壁厚减薄率和波高均线性增大,且内外层壁厚差值增大;过大的内压和挤压速度会导致波高不均匀性增大;降低起波阶段内压力及在成形初期施加轴向进给的加载路径有利于减小波纹管的减薄率。最后,通过双层波纹管的液压胀形实验验证了数值模拟的正确性。     

单双层U形不锈钢波纹管液压胀形变形特征对比研究

基于ABAQUS平台,建立了单层和双层U形不锈钢波纹管液压胀形及回弹有限元模型,解决了建模中的关键问题,采用动态显示算法分析胀形过程,静态隐式算法求解回弹过程,并通过与实验获得的波纹管轮廓对比验证了模型的可靠性。基于此模型,对比分析了单层和双层波纹管胀形过程中的壁厚分布和轮廓特征。采用壁厚变化率反映壁厚变化情况,采用波厚、波高和波距变化量衡量波形尺寸的变化。研究发现:单层波纹管减薄率方面大于双层波纹管,双层波纹管内层壁厚减薄率大于外层;双层波纹管回弹后的尺寸变化大于单层管。     

层数对不锈钢波纹管液压胀形影响研究

多层不锈钢波纹管是管路系统中的关键零件。由于层与层之间存在接触和摩擦作用,多层不锈钢波纹管的液压胀形过程极其复杂。为提高波纹管的成形质量,基于ABAQUS有限元分析软件模拟多层波纹管液压胀形过程,研究了层数对波纹管成形壁厚和波高的影响。结果表明:在波峰和波谷顶点位置,外层管坯的减薄率大于内层和中层;在波纹直壁区,内层管坯的减薄率大于中层和外层;总厚度相同时,多层波纹管波高和内径随层数的增大而增大,波纹管层数增多可降低波峰产生破裂的趋势。     

工艺参数对双层304不锈钢波纹管液压胀形回弹的影响

工艺参数对双层波纹管液压胀形回弹有重要影响。为提高波纹管成形的精度,基于ABAQUS平台,对双层波纹管液压胀形及回弹过程进行仿真分析,研究了内压力、模具行程和挤压速度对不同膨胀比波纹管回弹后的长度、波高和波厚的影响。结果表明,内压力和模具行程增大时,波纹管长度变化量、波高变化量和波厚变化量均基本呈线性增大趋势,且长度和波厚的变化量远大于波高变化量;内压力对回弹的影响大于模具行程的影响;回弹量对工艺参数的敏感性随膨胀比的增大而增大。对于膨胀比为1.47的波纹管,内压力增大150%时,波纹管长度、波高和波厚变化量分别增大了119%,175%和167%。模具行程增大20%时,波纹管长度、波高和波厚变化量分别增大了26%,18%和29%。     

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。     

焊缝管液压胀形模拟建模及变形规律的研究

基于周向显微硬度的分布及经验公式法,确立了STKM11A焊缝管热影响区的流动应力;通过对热影响区进行分片的方式,建立了包含焊缝和热影响区的焊缝管液压胀形的有限元模拟模型。基于该模型,模拟分析了STKM11A焊缝管液压胀形时的变形规律,如截面轮廓形状、周向壁厚分布和成形极限等,并与胀形实验结果进行对比。结果表明,液压胀形后焊缝管的截面轮廓形状不对称、壁厚分布不均匀,最小壁厚位于热影响区;包含焊缝及热影响区的有限元模型在预测焊缝管液压胀形的变形规律、极限载荷和潜在胀裂位置等方面,较其他常规模型更加精确。     

超薄壁不锈钢波纹管件液压成形工艺研究

为了解决传统拼焊制造超薄壁不锈钢波纹管弹性差、寿命短、易破裂等问题，采用液压成形技术成形超薄壁不锈钢波纹管件。针对超薄壁不锈钢波纹管件截面形状复杂以及管壁易失稳起皱破裂的成形难点，设计了不同的加载路径。利用CATIA进行建模，使用Dynaform有限元分析软件进行数值模拟。基于波纹管成形过程中的波高与壁厚减薄情况研究了模具间隙、预胀形内压和整形压力对成形质量的影响规律。试验结果表明，对于复杂异形截面的填充，管内压强和轴向进给的增大有利于材料流动进入圆角区域以及管坯与模具的贴合。对于内径Φ50 mm,壁厚0.4 mm的复杂截面波纹管，预胀形内压7.5 MPa,整形压力20 MPa,轴向进给为20 mm为最佳参数匹配。开展了相关试验，验证了模拟结果与试验结果相符，获得的波纹管满足尺寸与性能的需求。     

基于稳健设计的钛合金波纹管超塑成形工艺

根据稳健设计中的响应面法—复合设计法,用MARC有限元分析软件模拟了钛合金波纹管超塑成形过程的胀形、合模和充满3个阶段。根据模拟结果得到了钛合金波纹管质量评价指标波峰最小厚度及其影响因素筒坯高度和胀形阶段成形气压之间的二元一次和二元二次多项式回归公式,从而实现了钛合金波纹管超塑成形工艺参数的稳健设计。Ti-6Al-4V双波DN250波纹管超塑成形实验证明了回归公式的准确性和复合设计法用于钛合金波纹管超塑成形过程的可行性。     

基于响应面法的铝合金波纹管热屈曲成形工艺参数分析

基于热屈曲成形原理进行了铝合金波纹管单波成形实验研究。通过单因素实验研究了压缩距离、加热温度、压缩速度、加热宽度、管材壁厚以及管材直径对成形质量的影响。在单波成形的基础上,利用响应面法建立了工艺参数与波纹管的波高和波宽之间的关系模型。结果表明,压缩距离和加热温度对不同壁厚和管材直径的波纹管的波高均具有显著影响,加热宽度则对波宽有较大影响,而压缩速度的影响相对较弱。此外,根据响应面模型反推出要获得预期波纹轮廓所需输入的成形工艺参数,并通过实验验证了该模型的可靠性。成形轮廓误差小于4.5%。     

TRB管无补料液压胀形波纹管的研究

首次通过理论设计建立了在无补料液压胀形波纹管时，TRB管参数与S、V、U型波纹管参数的关系，并建立了TRB管液压胀形S型、V型、U型波纹管的有限元模型，验证了无补料液压胀形技术的可行性。有限元模拟结果显示，S型波纹管的最大壁厚差为设计壁厚的8%,壁厚差大部分为设计壁厚的0%～2.25%;V型波纹管的最大壁厚差为设计壁厚的9.33%,壁厚差大部分为设计壁厚的0%～4.17%,壁厚分布均匀。成形极限图显示，S型和V型波纹管的成形应力状态均在安全区内，而U型波纹管在成形过程中发生破裂。因此，TRB管能成形为壁厚均匀的S型和V型波纹管，但不能成形为壁厚均匀的U型波纹管，模拟与理论设计基本吻合。     

过渡区参数对TRB管液压胀形性能的影响及预测

建立了不同过渡区参数的TRB(Tailor-Rolled Blank)管液压胀形有限元模型,提出了一种离散不规则过渡区的新方法,研究了TRB管过渡曲线、过渡区长度和厚度差对胀形性能的影响规律。针对TRB管液压胀形,进行了正交设计,以数值模拟结果为基础,建立了BP神经网络预测模型,并将预测结果与数值模拟结果进行对比分析,验证了预测结果的精度。结果表明:各参数对胀形性能影响的区域不同,但都对最大成形高度影响显著,极差最大达6.47 mm,最小为2.88 mm;凹弧型过渡曲线的成形性能最差,最大的成形高度差为2.88 mm;增大过渡区长度有利于胀形,随厚度差增加,成形性能快速下降,其中厚侧成形高度差值达8.22 mm。单组预测值在误差范围内,预测模型能用于预测其他过渡区参数组合的TRB管胀形。     

工艺参数对双层金属保温容器外壳同步液压胀形成形的影响规律研究

基于表面带有浮雕图案的双层金属保温容器外壳同步液压胀形成形技术特点和Dynaform软件,建立了相应的三维弹塑性有限元模型,采用正交试验法对篮球形双层金属保温容器外壳同步液压胀形成形过程进行了数值模拟;根据正交试验所得到的优化工艺参数,对足球及排球形双层金属保温容器外壳同步液压胀形成形过程进行了模拟研究,获得了同步液压胀形成形时,工艺参数对3种不同浮雕图案的成形质量、应力分布的影响规律,分析了影响外壳表面浮雕图案成形质量及产生成形缺陷的原因。结果表明,影响双层不锈钢真空保温容器外壳表面浮雕图案质量因素的主次顺序为:板料厚度、加载时间、加载压力;不同表面浮雕图案成形所需压力大小与图案复杂程度及纹理方向有关。     

管材自由胀形时极限载荷及成形极限的确定

基于轮廓形状为余弦曲线及轮廓上任一质点的运动轨迹与轮廓正交的假设及材料各向异性理论,建立直观的数学模型,并借助数值计算方法,快速、准确地确定薄壁管材无模约束自由液压胀形的成形载荷及成形极限。通过对不锈钢及低碳钢薄壁管的液压胀形实验来验证理论模型及计算结果的正确性,并分析及比较胀形中的成形载荷变化规律、管材壁厚及轮廓形状的变化规律。研究结果表明,自由胀形长度l0对于极限载荷pb值的大小有较大的影响,但对极限胀形系数Kmax影响较小;基于该模型计算的极限载荷(破坏时的液压力)及成形极限更加接近实际,可用于管材液压胀形的生产中。     

半滑动式液压胀形汽车桥壳的模具设计及成形

提出了半滑动式液压胀形模具的设计原则,并针对某小型汽车桥壳设计了终胀形模具和两种结构方案的预胀形模具;使用ANSYS软件数值模拟桥壳的液压胀形成形过程,重点分析模具型腔对成形的影响,比较了两种预胀形模具对成形管坯的壁厚变化及成形性的影响;在普通液压机上试制出汽车桥壳样件。     

确定管坯压胀形成形性能的简单实验方法

在管坯液压胀形工艺中,管坯放置于具有合理形状的模具内,靠管内液压使材料成形.在成形过程中,运动凸模促使材料轴向流动.本文提出了一个简单的实验方法,可进行各主要工艺参数对材料成形性能影响的大量的实验研究.此外,还采用了基于有限元技术的数值分析及塑性破坏准则来预测胀裂缺陷的发生.     

高效橡胶胀形波纹管机构的研究

针对波纹换热管的结构特点，采用橡胶胀形方法进行成形。胀形机构用3个油缸作动力，调整油缸动作顺序，就能实现成形波纹管所需的6个复杂动作的自动循环。该工艺可达4s／波的高效，且成形质量好。     

金属波纹管旋压-辊压联合成形过程变形行为分析

以国内某厂旋压-辊压联合成形DN10金属波纹管为研究对象,基于MSC.MARC商业有限元软件建立了波纹管联合成形过程非线性有限元模型,模拟分析了薄壁波纹管的波形演变过程、内外变化规律和壁厚精度影响机制。结果表明,波峰外径主要受辊压道次影响,波谷内径演变与各成形道次都相关。辊压过程中通过微压下量可确保模具对波谷的张紧限制作用,从而有效提高波形成形效果。在旋压成形时,在径向和周向双重压应力作用下,波谷壁厚出现增加。为满足壁厚均匀化调控需求,根据成形工艺特点及体积不变原理,给出了波纹管壁厚预测公式。     

金属波纹管内旋压增量成形过程材料变形特性研究

将增量成形技术与管旋压成形工艺相结合,进行金属波纹管内旋压增量成形。为了获得成形区域材料的变化规律,建立基于ABAQUS/Explicit的金属波纹管内旋压增量成形有限元模型,分析了成形过程中材料的厚度减薄和扭转变化特点。搭建了管内旋压增量成形实验平台,进行增量成形金属波纹管实验,沿厚度方向测量管件成形区域管壁厚度变化分布,对获得的厚度变化进行数据分析,验证有限元数值模型和理论计算结果的正确性,并通过重复进行增量成形多个波纹实验,验证了成形工艺的可靠性。通过分析管壁变形区材料表面微观组织变化规律表明:圆弧过渡区和斜面拉伸区材料的塑性应变大,在该区域管壁容易发生过度减薄和断裂,从而影响成形质量和精度。     

波形套复合缩径—胀形变形分析及应力场求解

提出汽车波形套成形的复合缩径—胀形工艺 ,设计了成形模具 ;建立了波形套复合缩径—胀形力学模型 ,推导出各变形区的应力平衡方程 ,基于实验研究求解了变形区的应变场及应力场     

薄壁金属管脉动液压胀形模具装置及试验研究

构建了脉动液压加载试验平台及模具装置，研究了脉动加载条件下薄壁金属管的韧性破裂行为，基于应变速率变化准则构建了成形极限图。比较分析了薄壁金属管在简单线性载荷和脉动液压载荷下的变形规律，分析了零件的质量、不同频率和振幅对薄壁金属管最大胀形高度和成形均匀性的影响，揭示了脉动液压加载条件下薄壁金属管的胀形机理，并总结了变形规律。