圆管压扁-压弯连续变形过程有限元模型的建立及截面畸变研究

为研究圆管压扁-压弯连续变形过程中的截面畸变,基于有限元软件ABAQUS建立了该过程的三维有限元模型,并实验验证了其可靠性。分析了圆管压扁过程中的截面变化规律及弯曲下模圆角半径、模具与管材间的摩擦系数对成形过程截面畸变的影响。结果表明,圆管压扁过程中形成扁管直壁部分的材料在外层周向压应力、内层周向拉应力的合力作用下出现塌陷。形成扁管圆弧部分的材料在外层周向拉应力、内层周向压应力的合力作用下出现扁化。在无芯轴、有芯轴压扁成形前期,圆弧部分均出现扁化,且无芯轴压扁成形中期,直壁部分出现塌陷。但有芯轴压扁过程中芯轴的支撑作用不但抑制了直壁部分的塌陷,而且还矫正了成形后期圆弧部分的扁化。由于圆管压扁-压弯过程中模具与管材的接触区域始终不大,因此成形过程中弯曲下模圆角半径,及模具与管材间的摩擦系数,对截面畸变影响不显著。     

厚壁管有芯镦锻成形极限的研究

本文根据厚壁圆管在两端夹持、有芯轴支撑、轴向加载的条件下,视塑性试验流线分布的结果,建立了变形区域的速度场和应变速率场。采用上限法,确定了管坯镦锻成法兰制件的合理工艺参数;根据能量准则,导出了管料在变形过程中内壁产生凹陷的判别式,首次建立了管坯有芯镦锻的成形极限曲线,所得结果与试验结果符合良好     

机械振动对AlSi9Cu3亚快速凝固组织的影响

在Al Si9Cu3合金振动凝固过程中施加循环冷却水模拟振动式双辊铸轧工艺凝固过程,研究了在亚快速凝固条件下振动参数(振幅和振频)对凝固组织的影响。结果表明,通过控制振动参数可有效细化芯部等轴晶并扩大等轴晶所占截面比例。当振幅为0.5 mm、振频为25 Hz时效果最佳,芯部等轴晶平均直径为0.2 mm,等轴晶所占截面比例高达80%。试验结果为振动式双辊铸轧生产工艺提供了有效参考。     

厚壁管有芯镦锻成形规律的实验研究

根据实验结果 ,分析了有芯轴支撑条件下厚壁管中部镦锻的变形规律。     

初始多芯组合结构对NbTi/Cu超导线集束拉拔芯丝不均匀变形的影响

基于ABAQUS软件平台对NbTi/Cu多芯复合超导线集束拉拔过程进行有限元模拟,研究了多芯组合体坯料在集束拉拔过程中芯丝的不均匀变形规律及受力规律,分析了初始多芯组合结构对芯丝不均匀变形的影响。结果表明,在集束拉拔成形过程中,NbTi/Cu多芯组合体最外层芯丝变形后截面呈现不规则形状,中心芯丝及各内层芯丝截面形状趋于正六边形;由于多芯组合体边角轴上的位移约束作用显著,位于最外层边角位置的芯丝形状畸变程度最大,各内层芯丝中,位于边角轴部位的芯丝形状畸变程度要大于同层其他位置的芯丝,而优化初始多芯组合结构,能有效减小芯丝间的位移约束作用,改善芯丝的变形均匀性,提高复合超导线的临界电流密度值。     

薄壁小弯曲弯头弹性介质挤胀成形实验研究

采用弹性填料作为传力介质对薄壁小弯曲弯头进行挤胀成形,研究了薄壁小弯曲弯头弹性介质挤胀成形机理和主要影响因素,分析了弹性介质下的薄壁小弯曲弯头挤胀成形过程和壁厚分布规律.结果表明:弹性介质在冲头轴向推力与球形芯轴反推力的双向挤压下发生弹性变形并形成连续的弹性体以产生胀力,弯曲时将管坯紧贴于凹模,同时推动管坯沿凹模型腔变形流动;此外,球形芯轴的进给量是弹性介质挤胀成形工艺的关键,在进给量不足时使成形件出现截面畸变及出口端塌陷变形等缺陷;以管径Φ32 mm×1 mm的LF2M铝合金弯头成形为例,球形芯轴的进给量控制在75°时,成形件整体壁厚分布相对均匀,外侧最大壁厚减薄率为16％.     

芯棒结构对薄壁管材自由弯曲成形质量的影响

为提高不锈钢薄壁管材自由弯曲的成形质量,在管材内部加入芯棒以降低自由弯曲管材起皱和截面畸变的程度。建立了内置芯棒下自由弯曲成形的力学模型,采用有限元模拟与成形实验相结合的方法,研究了芯棒位置、芯球个数,以及芯棒与管材内壁间隙对自由弯曲成形过程中不锈钢薄壁管材应力、应变分布,截面畸变率和壁厚分布的影响规律。研究结果表明:位于管材变形区的芯球可对薄壁管材内壁起支撑作用;在保证芯球间互不干涉的情况下,芯球数量越多,对管材成形质量的改善程度越大;当芯棒与管材间隙处于合理范围时,自由弯曲成形后的管材外侧壁厚减薄率和截面畸变率较小。     

厚壁管有芯镦锻成形规律的实验研究

根据实验结果，分析了有芯轴支撑条件下厚壁管中部镦锻的变形规律。     

基于楔横轧预制坯的中空气门终锻凸模设计

对中空气门楔横轧-模锻成形工艺终锻成形过程中的凸模形状尺寸进行研究。根据预成形毛坯终锻过程的成形特点,设计3种不同初始尺寸的终锻成形凸模,采用实验与模拟相结合的方法研究其对预成形毛坯终锻成形过程的影响。模拟结果表明,终锻成形过程中凸模芯轴太短,将出现凸模芯轴前端聚料的现象,导致无法成形出终锻件的盘部型腔尺寸;而实验结果表明,凸模芯轴太长会在实际生产中导致成形后终锻件难以脱模。通过综合模拟与实验结果的分析,获得了凸模芯轴的设计原则,确定了合适的凸模芯轴长度,并且依据该凸模设计原则,进行终锻成形,获得了形状尺寸合理的终锻件。     

管模间隙对Ti-2Al-2.5Zr钛合金管材数控弯曲成形质量的影响

建立了Ti-2Al-2.5Zr(TA16)钛合金管材数控弯曲成形过程的有限元模型,并通过实验验证了该有限元模型的有效性。基于建立的模型研究了管模间隙在数控弯曲过程中对截面畸变率和管材壁厚变化的影响规律,并利用熵值法得到了最佳的管模间隙值。结果表明：减小管材/弯曲模间隙和管材/压块间隙以及增大管材/防皱块间隙可以降低外侧壁的减薄率,随着管材/芯轴间隙的增加,外侧壁的减薄率先减小后增大;增大管材/弯曲模间隙和减小管材/芯轴间隙可以降低内侧壁的增厚率;减小管材/弯曲模间隙和管材/芯轴间隙可以有效地降低截面畸变率;改变管材/压块间隙和管材/防皱块间隙对内侧壁增厚率和截面畸变率的影响不明显。通过熵值法获得了较佳的管材/弯曲模间隙为0.10 mm,管材/芯轴间隙为0.10 mm,管材/压块间隙为0.05 mm,管材/防皱块间隙为0.15 mm。     

Effect of mandrel on cross section quality of thin-walled tube numerical controlled bending

The effect of mandrel with the structure of ball and socket on the cross section quality of thin-walled tube numerical controlled （NC） bending was studied by numerical simulation method, combined with theoretical analysis and experiment. Influencing factors of the mandrel include the count of mandrel heads, the diameter of mandrel and its position. According to the principle of NC tube bending, quality defects possibly produced in thinwalled tube NC bending process were analyzed and two parameters were proposed in order to describe the cross section quality of thin-walled tube NC bending. According to the geometrical dimension of tube and dies, the range of mandrel protrusion was derived. The finite element model of thin-walled tube NC bending was established based on the DYNAFORM platform, and key technological problems were solved. The model was verified by experiment. The effect of the number of mandrel heads, the diameter of mandrel and the protrusion length of mandrel on the cross section quality of thin-walled tube NC bending was revealed and how to choose mandrel parameters was presented.     

薄壁管小弯曲半径数控绕弯成形芯模效用的实验研究

薄壁管数控弯曲中带芯头的柔性芯模是提高薄壁管件成形极限和成形精度的关键因素。文章建立了绕弯过程芯模(包括芯棒和芯头)的理论解析模型,包括了芯模直径d、芯棒伸出量e、芯头个数n、芯头厚度k、芯棒/芯头孔心间距p及芯棒圆角半径r等参数的选取公式的推导,获得了不同弯曲规格下的芯模参数取值范围,验证了解析模型的合理性;实验研究了芯模参数对管材失稳起皱、壁厚减薄和截面畸变的影响规律。通过分段抽芯的工艺方法,完成了38mm×1mm×38mm(1D)高难度不锈钢管件的弯曲。     

Role of mandrel in NC precision bending process of thin-walled tube

The thin-walled tube NC bending process is a much complex physical process with multi-factors coupling interactive effects. The mandrel is the key to improve bending limit and to achieve high quality. In this study, one analytical model of the mandrel (including mandrel shank and balls) has been established and some reference formulas have been deduced in order to select the mandrel parameters preliminarily, i.e. mandrel diameter d, mandrel extension e, number of balls n, thickness of balls k, space length between balls p and nose radius r. The experiment has been carried out to verify the analytical model. Based on the above analysis, a 3D elastic–plastic FEM model of the NC bending process is established using the dynamic explicit FEM code ABAQUS/Explicit. Thus, the influences of mandrel on stress distribution during the bending process have been investigated, and then the role of the mandrel in the NC precision bending process such as wrinkling prevention has been revealed. The results show the following: (1) Wrinkling in the tube NC bending process is conditional on membrane biaxial compressive stress state; the smaller the difference between the biaxial membrane stresses is, the more possibility of wrinkling occurs. (2) If the mandrels of larger sizes are used, it will cause the neutral axial to move outward and the difference between the in-plane compressive stresses to become more obvious, which may increase minimum wrinkling energy and anti-wrinkling ability. But the larger mandrel sizes make outside tube over-thinning. (3) When the mandrel extension length increases, the neutral axial will move outward and the difference between the biaxial compressive stresses becomes larger, but the significance is less than that of the mandrel diameter. The excessive extension will cause tube to over thin or even crack. (4) The significance of ball number's effect on the neutral axial position and difference between biaxial compressive stresses is between ones of mandrel diameter and mandrel extension. Increasing the ball number will enhance the thinning degree and manufacturing cost. The results may help to better understanding of mandrel role on the improvement of forming limit and forming quality in the process.     

L形管件弯曲成形有限元分析

采用有限元软件Deform-3D建立了L形管件三维有限元模型,并对其弯曲过程运动仿真。模拟分析了管件的等效应力、金属流动速度、材料损伤分布以及模具间隙和芯棒对弯管质量的影响。对成形缺陷进行了分析,通过优化得到满足要求的弯曲管件。     

薄壁矩形管弯曲过程截面畸变的三维有限元分析

薄壁矩形管的弯曲成形是一个受材料性能和工艺参数等诸多因素交互作用的复杂成形过程,在弯曲过程中极易产生截面畸变等缺陷,导致成形质量难以达到要求。为此,文章提出了薄壁矩形管弯曲成形过程截面畸变的描述方法,并基于ABAQUS/Explicit软件平台,从截面形状变化、截面畸变量大小和弯曲过程中的能量变化等方面,研究了芯棒与管坯间隙和管坯与防皱块之间的摩擦对截面畸变的影响规律。该研究对薄壁矩形管弯曲过程工艺参数的选取,提供了理论依据。     

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。     

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…     

金属挤压机的定针方式及控制

本文对卧式双动挤压机穿孔针的机械和液压定针结构进行了研究,分析了挤压过程中两种定针结构的力传递过程和作用在穿孔针上的受力情况.机械定针系统结构庞大,调节复杂,液压定针系统结构简单,调节简便.在挤压过程中液压定针系统可以随时改变和控制穿孔针与模具孔定径带的位置,从而挤压生产截面比较复杂的无缝管材.液压定针系统的工作过程由电液控制系统通过对压力、流量和位置的控制完成.     

TA18高强钛管数控弯曲成形截面扁化研究

截面扁化是管材弯曲成形过程中不可避免的物理现象,而严重的截面扁化会影响弯管件的合理装配,从而制约其广泛应用。本文建立了考虑收缩应变比和弹性模量变化的钛管数控弯曲成形有限元模型,研究了不同几何条件和不同工艺条件下TA18钛管的截面扁化行为。结果表明：同时考虑收缩应变比和弹性模量变化规律可使截面扁化量发生改变,对变化规律无显著影响。获得了合理的几何、工艺参数范围。为研究TA18钛管的成形预测与控制并最终实现精确成形提供了依据。