双金属复合管液压胀形工艺参数的优化设计

液压成形法生产的双金属复合管具有良好的力学性能和耐腐蚀性能,合理设置工艺参数对获得高质量复合管具有重要意义。基于满足工程实际的有限元模型,采用不同的胀形压力、初始间隙和衬管壁厚进行了双金属复合管液压成形过程的模拟试验。通过正交试验设计和综合优化分析得到:影响残余接触应力的主次顺序依次为胀形压力、衬管壁厚、初始间隙;影响回弹的主次顺序依次是胀形压力、初始间隙、衬管壁厚。综合考虑残余接触应力和回弹两个评价指标,确定胀形压力170 MPa、初始间隙2 mm、衬管壁厚3 mm为最优工艺参数组合。     

初始间隙对双金属复合管液压成形的影响研究

在双金属复合管液压成形中,基管与衬管之间的初始间隙是影响双金属复合管成形质量的关键因素之一。本文建立了双金属复合管液压成形过程的有限元模型。基于该模型,系统深入地研究了初始间隙对成形过程的影响。结果表明:随着初始间隙增大,在基管弹性回复的作用下,衬管中产生的压缩弹性变形减小,基管内壁的回弹量稍有下降,而衬管外壁的回弹量则逐渐上升,基管和衬管之间的残余接触应力逐渐下降。     

基于有限元模拟的20/316L双金属复合管拉拔参数的优化

借助有限元软件ABAQUS6.5模拟研究20碳钢作基管、316L不锈钢作内衬管的双金属复合管的拉拔成形过程,分析稳定拉拔阶段成形区内轴向、径向和环向应力的分布,找出拉拔后衬管出现横裂、纵裂及模具受磨损的原因,探讨拉拔力和内外管间残余接触压力的分布规律.通过正交实验法进一步研究拉拔参数(模具锥半角α、过渡圆弧半径r、定径带长度l、摩擦因数μ、拉拔速度v、模具直径d)对拉拔20/316L双金属复合管的影响,采用极差和方差分析法对模拟结果进行分析,得到复合管在最大残余接触压力条件下的最优拉拔工艺参数(α=11-、r=3 mm、l=7 mm、μ=0.05、v=0.03 m/s、d=17.3 mm)及各因素对分析指标的影响规律.在此基础上对优化方案进行数值模拟,模拟结果表明了正交实验对拉拔复合管参数优化的有效性.应用拉拔试验表明,参数优化后的硬质合金拉拔模具的工作寿命比未优化前硬质合金模具的工作寿命高出6倍.     

DP600高强钢板杯形件单道次拉深旋压成形质量分析

为了研究工艺参数对高强钢板杯形件单道次拉深旋压成形质量的影响规律,以旋压件的壁厚分布、直线度以及圆度均值作为评价指标,基于有限元分析软件ABAQUS对DP600高强钢板单道次拉深旋压成形过程进行数值模拟研究,并进行了试验验证。结果表明:在高强钢板杯形件单道次拉深旋压成形过程中,随着旋轮进给比f、旋轮圆角半径rρ以及旋轮与芯模间相对间隙值δ的增大,其壁厚分布的均匀性逐渐变好,直线度逐渐增加;圆度均值呈先减小后增加的趋势,并且均存在一最小值;当f=0.5 mm·r-1、rρ=10 mm及δ=-5%时,DP600高强钢板杯形件单道次拉深旋压成形时的质量最优。     

工艺参数对高强钢管单道次缩径旋压成形质量的影响

基于ABAQUS/Explicit平台建立了高强钢管形件双旋轮无芯模缩径旋压成形有限元模型,对其单道次缩径旋压成形过程进行了数值模拟,获得了旋压成形的应力、应变分布规律及工艺参数对成形质量的影响规律,并通过试验验证了数值模拟的可靠性。结果表明:最大残余应力出现在直壁段和开口端外表面,最大等效应变出现在锥形缩口与直壁过渡部分、直壁段和开口端外表面,应力、应变集中区在旋压过程中容易产生过度减薄;随着压下量Δ的增加,壁厚最大减薄量增加、圆柱度增大,在Δ=3 mm时圆度最小;随着进给比f的增加,壁厚最大减薄量减小、圆柱度减小,但平均外径与理想值偏差较大,f=1.0 mm·r-1时综合成形质量较好;随着旋轮圆角半径rρ增加,壁厚最大减薄量减小、圆柱度减小,但在rρ=10 mm时沿轴向截面圆度最小。     

双金属复合管液胀成形压力分析研究

本文首先分析了双金属复合管液胀成形原理,在获得基管和衬管材料力学性能参数的基础上对基管和衬管满足液胀复合判据条件进行了研究;研究了不同胀形压力下基管与衬管残余接触压应力的变化;最后研究了不同衬管材料对胀形压力和残余接触压应力的影响,为双金属复合管液胀成形工程实际提供了重要依据。     

镁/铝双金属复合管气压胀形-冷缩结合工艺研究

本文提出了双金属复合管的气压胀形-冷缩结合成形新工艺。首先通过热拉伸试验确定了AZ31镁合金和7475铝合金两种挤压管在420、440和460℃的周向流动应力和延伸率,在此基础上,计算出了使铝管和镁管产生变形所需的初始气压和最大气压,并且在460℃实现了AZ31/7475双金属复合管的成形,所成形的AZ31/7475双金属复合管结合紧密,无冶金结合;研究了因铝管、镁管和模腔之间存在偏心而导致的复合管横截面壁厚不均匀分布规律;推导出了管间残余接触应力的计算公式,其包含卸载气压后因弹性恢复不同引起的残余接触应力和因两种合金冷缩量不同引起的残余接触应力,利用压缩实验实测了复合管的残余接触压力,理论计算值与实测值吻合较好,相差约19.2%。     

316L/X70双金属复合管液压胀接成形机理

为了研究双金属复合管在液压胀接成形时的机理,将复合管成形过程分为3个阶段:衬管弹塑性变形、基管加载和卸载,并应用Tresca屈服法则,引入当量屈服强度,且考虑衬管应变强化现象,分析了在管内液压逐渐增大的过程中这3个阶段的基管、衬管的应力、应变关系,得到管道复合所需胀接内压力的选择范围和残余接触压力关于胀接内压力的关系。应用有限元分析和复合管成形实验,分别验证了管道在胀接过程中基管、衬管接触压力和基管外壁轴向、周向应变的理论解析解的正确性。在制定金属管复合工艺时,理论解析和数值模拟可以为生产实际提供有效指导。     

大直径薄壁铝合金封头剪切旋压成形研究

应用ABAQUS/Explicit软件平台建立了大直径薄壁铝合金封头剪切旋压成形过程的有限元数值模型,通过数值模拟对大直径薄壁铝合金封头在剪切旋压过程中的应力应变分布进行了分析,获得了工艺参数对成形质量的影响规律为:随旋轮圆角半径R、旋轮进给比f及芯模转速n的增大,旋压件的不均匀变形度呈增大趋势;随旋轮圆角半径、旋轮进给比的增大,旋压件壁厚极小值逐渐减小;随芯模转速提高,壁厚极小值增大,旋压件壁厚极大值对工艺参数的变化不敏感。在此基础上确定了优化工艺参数为:R=12 mm,f=1 mm·r~(-1),n=40 r·min~(-1),并进行剪切旋压成形试验,获得了质量合格的Ф2600 mm大直径薄壁铝合金封头样件。     

液压复合管残余接触应力的影响因素

分析了双金属复合管的液压胀合原理,计算了液压复合管的理论最小胀合压力与最大胀合压力。分析了影响液压复合管残余接触应力的不同因素,并通过试验进行了验证。结果表明:基管的材料强度是液压复合的基础,必须满足内外管弹性模量之比E内/E外大于内外管屈服强度之比Y内/Y外;在一定范围内残余接触应力Pc*随着胀合压力Pi的增加而增大,且Pc*有极限值;当加热温度超过反向屈服温度,残余接触应力随温度的升高逐渐降低。