管材最小弯曲半径界限的探讨

金属材料在弯曲时,其圆角区外层受拉,内层受压,内圆角中径越小,圆角区的变形就越大。当外层圆角区的拉伸应力超过材料的屈服强度时,外层材料发生断裂,而内层材料丧失稳定而起皱,使工件报废。     

改进23—13015压形模模腔几何尺寸降低废品率

一、管状件的成形条件管状件在成形过程中,其外壁受拉动,内壁受压动,因此极易出现三种不良情况: (1)在压形时:由于外壁在拉动作用下,会产生过于变薄而引起的开裂。 (2)在压形时,由于内壁在压动作用下,会使内壁失稳而起皱。 (3)由于径向压动作用,管子剖面被压扁。为了防止上述情况的产生,确立模腔的几何尺寸,是管状件能否成形的关键。其它还与变形程度、管子材料性质、管壁厚度、弯曲半径、弯曲角度、弯曲方法等有关。     

管材无芯弯曲的最小相对弯曲半径

为了系统研究管材弯曲的变形实质,进行大量管材无芯弯曲试验.结合管材弯曲成形中外侧管壁材料切向受拉的变形现象,分别对可能发生的集中性拉伸失稳和分散性拉伸失稳变形进行分析.给出与管材力学性能相关,且受拉伸失稳约束的最小相对弯曲半径的计算公式,可用于工艺计算,并对管材弯曲成形设计和工艺分析具有一定的参考价值.通过相应的试验分析指出,由于管材制造所形成的残余应变使得材料在管型状态下所表现的力学性能有一定变化,因此管材弯曲作为二次塑性变形,其真实硬化模数及力学性能参数对弯曲过程中材料的失稳变形和最小相对弯曲半径的计算具有重要影响.     

管轴压成形失稳起皱力学过程的研究

管轴压成形的先进性、优势及成形过程的成功实施受到变形区开裂和传力区起皱等失稳因素的制约,为此采用理论解析与试验相结合的方法,对失稳起皱的力学过程、影响因素及影响规律进行了研究,并给出了失稳判据,以实现稳定成形时变形参数的取值范围的确定。研究表明:成形过程的失稳起皱受到几何参数、材料参数及摩擦边界条件的共同作用。其中,模具圆角曲率半径是决定性因素,并且存在一个最大和最小圆角半径区域使成形过程顺利进行而不发生失稳起皱;增大管坯材料硬化指数,减小相对厚度及接触面的摩擦,有利于减少失稳的发生。对牌号为5052,原始管平均直径d_0=31.0mm,41.0mm铝管的应用表明所提出的判据是可靠实用的。     

弯曲变形和弯曲回弹新技术

一、弯曲变形特点 把平板状坯料或管子毛坯等按照一定的曲率或角度变形,从而获得一定形状和性能零件的冲压成形工序叫弯曲。 平板状坯料的弯曲,如图1所示。一块平板,沿某一弯曲线弯曲,原A_0 B_0 C_0 D_0部分变成了ABCD部分。其中外层受拉伸长,内层受压缩短,ABCD部分为变形区,AB、CD以外部分(直边段)为不变形区。     

内高压成形矩形断面圆角应力分析

采用力学分析和数值模拟方法对圆角部位在内高压成形过程中的应力分布和变形机理进行分析,揭示出圆角和直边过渡区的减薄以及开裂的力学机理。提出内高压成形中圆角和直边的过渡区材料最易满足塑性屈服条件, 并发生厚度方向的压缩应变,因此在过渡区易发生剧烈的减薄变形;并且当管材壁厚与圆角半径的比值大于0．5 时,直边区和圆角区的屈服条件差别较大,引起变形不均匀性增大,更易导致过渡区的过度减薄和开裂。分析结果有助于指导内高压成形零件设计和工艺设计,改善矩形断面零件内高压成形件产品质量。     

大圆角弯曲回弹的计算及补偿

目前,家电产品皆以大圆弧、大圆角流线型设计,然而,该产品金数外形零件,在生产加工中,由于材料的弹性变形,使成形后的零件圆角半径和角度与设计形状尺寸不符,如果对回弹不加以补偿或校正,就会影响产品的质量。在产品设计过程中,就遇到此类问题,曾多次查询有关资料,未见折方方面的资料,通过实践与观察,找到设计该产品的方法。 加工此类零件时,大圆弧是直接通过模具冲压成型的,而大圆角则由折弯机来完成的, R/T<200的弯曲,属纯塑性变形,塑性变形的同时,中性层外侧纤维拉伸,内侧纤维压缩,卸载后,内、外层纤维回弹方向与其相反,即外层缩短,内层伸长,回弹趋势是使板料复直;为减少回弹,通常做法是在凸模上做一倾角,使零件产生过量弯曲,来补偿圆角部分的回弹,由于加工零件的圆角大,上述补偿效果不明显,只适于 R/T<10的弯曲变形。     

薄壁管材弯曲变形理论分析

外侧壁厚变薄而出现裂纹以及内侧壁厚过度变厚出现失稳而起皱是管材弯曲加工中常见的缺陷,该缺陷的产生与管材的原始壁厚t0、相对弯曲半径R及管材的外径d0有关,从管材变形理论出发,推导了管材在弯曲过程中弯曲段外侧和内侧管壁厚度的变化大小的表达公式.     

考虑周向波形特性的航空管路弯曲成形起皱理论建模与临界成形半径分析

针对传统弯曲起皱理论模型忽略管材周向波形特性造成预测精度不高的难题，基于理论推导和参数拟合建立了管材起皱周向波形函数，结合管材弯曲应力特性建立了其成形起皱机理模型，采用有限元仿真以及实验方法验证了该理论模型的正确性。研究结果表明：新建理论模型的管材起皱预测准确度达到了94.5%,较传统模型提高了12%,改善了传统模型预测精度不高的难题；弯曲半径越小，管材越易起皱。工程中为避免起皱，临界弯曲成形半径不应小于1.89倍管道直径。     

防止封头在拉伸时变薄,破裂和起皱的经验

我厂是生产液化石油气钢瓶的厂家,产品主要以拉伸件为主,如封头在拉伸过程中有时会因变薄、破裂和起皱现象严重,造成很大经济损失。为此,我们进行了认真分析和实验,得出几点改进经验,现简介如下。 一、封头变薄、破裂和起皱的原因 1.凸凹模圆角大小的影响 在拉伸过程中,凸凹模圆角R_1,R_2对拉伸件的影响很大(见附图),如果圆角半径(R_1,R_2)过小,在凸模下移时,圆角处工件会产生很大弯曲与变薄,从而发生裂纹.凸模和凹模的圆角半径,在设计与制造中,可按下式计算法确定:     

铝合金矩形截面内高压成形圆角充填行为研究

为了研究铝合金矩形截面内高压成形过程圆角充填行为,设计制造了专用试验装置,测试充填过程中圆角半径与内压的定量关系及其润滑条件影响,分析直边区与圆角区的过渡处开裂的机理,并对内压理论计算值与试验值进行对比。结果表明:充填过程中随圆角半径的减小,所需内压逐渐增大。当相对圆角半径大于5时,圆角半径变化趋势较快;而当相对圆角半径小于5时,变化趋势逐渐平缓。润滑条件对圆角充填影响较大,润滑的改善使成形相同圆角所需内压降低,极限圆角半径减小。从截面直边区的中点到直边区与圆角区的过渡点等效应力逐渐增大,所以过渡点附近最易发生壁厚过度减薄甚至开裂。对于硬化材料,未考虑材料硬化的内压理论计算值明显小于试验值,内压理论计算时必须使用材料硬化后的流动应力。     

基于POA-BP的TP2管材自由弯曲成形结果预测

将壁厚减薄率和椭圆率作为管材自由弯曲成形结果的评价指标,选取弯曲模与管材间隙值、弯曲模圆角半径值、管材弯曲变形区长度、导向机构圆角半径值、导向机构与管材间隙值作为影响因子。利用数值模拟方法对管材自由弯曲成形结果的评价指标和影响因子建立样本库,并随机选取6组作为测试样本,其余的作为训练样本,结合BP神经网络和鹈鹕优化算法对预测模型进行训练,构建POA-BP神经网络预测模型对管材自由弯曲成形结果进行预测。结果表明,POA-BP预测模型的壁厚减薄率和椭圆率的最大预测误差不超过2%,故POA-BP预测模型能够有效预测管材成形结果。     

滚轮式弯管器

我厂产品是以管材为主要原料加工的,在管子的弯曲中,我们以前采用的是二滚轮式弯管器,滚轮的沟槽采用半圆形,这样在弯曲半径较小的情况下,常会出现管子内侧受压区起皱纹或被明显压瘪,管子外侧受拉区圆弧面被拉平,如图1所示。通过仔细分析产生缺陷的原因,我们设计了三滚轮式弯管器,如图2所示,滚轮1外径D_1=2(R r),其中R为管子弯曲半径,r为管子半径。滚轮2、3外径相等,D_2=D_3,     

内高压成形过程塑性失稳起皱分析

内高压成形过程中,管材的轴向失稳大多发生在塑性阶段,对应的起皱临界载荷是管材进入塑性阶段时的屈服载荷与塑性起皱载荷之和.对于塑性起皱,采用线性硬化材料模型,将本构方程的起算点设置在理想线性强化的起始位置即屈服点,使本构方程有线性形式,建立管材内高压成形起皱临界应力解析表达式.以此为基础讨论力学性能及应力比等对管材内高压成形塑性起皱的影响.结果表明:弹性模量和屈服强度是影响管材抵抗轴向起皱能力的主要力学参数,两者变化参量(决定了管材轴向抗皱能力的变化.当(λ>0时,起皱临界应力绝对值随之增大;当(λ<0时,起皱临界应力绝对值随之减小.应力比对起皱临界应力影响存在两种情况:当最小起皱临界应力对应的起皱失稳发生在颈缩失稳之前,起皱临界应力绝对值随应力比绝对值的增大先减小后增大;当最小起皱临界应力对应的起皱失稳发生于临界颈缩失稳之时,起皱临界应力绝对值随应力比绝对值的增大单调增加.     

凸模圆角半径对不同高强钢板弯曲回弹的影响

重点研究了凸模圆角半径对高强钢板回弹的影响。通过对厚度为5 mm的FB780和厚度为1 mm的DP780两种强度相似的材料进行V弯的有限元分析和试验研究,分析不同凸模圆角半径对高强度薄钢板以及高强度中厚钢板弯曲回弹的影响规律。研究结果表明:高强度中厚钢板和薄钢板一样,其弯曲回弹角随着凸模圆角半径的增大而增大,但是回弹角大小和方向不同;1mm厚的DP780的试验值和有限元分析值在回弹规律上取得了很好的吻合;对于5mm厚的FB780来说,其90°V弯试验后断面伴随着开裂,而1mm的DP780并没有开裂。     

管材流体高压成形起皱行为与皱纹控制研究进展

管材的起皱行为及其控制方法是目前流体高压成形领域的研究热点,对汽车、航空航天等重要领域高性能轻质整体复杂薄壁零件的成形制造具有重要意义.针对流体高压成形中薄壁管材受载复杂而易发生失稳起皱的问题,首先综述了管材在轴压或轴压与内压联合作用下的塑性失稳及起皱行为,讨论常用的管材轴向临界起皱应力模型及在流体高压成形中的应用,并发现通过预制有益皱纹可预先在变形区聚集材料从而显著提高管材成形极限.此外,重点介绍管材流体高压成形过程中起皱行为的控制方法,对管材起皱过程的应力分布、皱纹几何形状的演变规律进行了分析.提出可将三维应力状态和非均匀温度场作用下管材起皱行为作为重点研究方向,这不仅有助于构建复杂受载、非均质管壳的失稳起皱理论体系,而且可提高难变形材料大膨胀率管件的成形制造能力.     

不锈钢外板对5A06铝合金板材液压胀形行为的影响

薄壁曲面铝合金零件整体液压成形时,易发生起皱和破裂缺陷,探讨通过施加外层板能抑制缺陷发生的机理。采用5A06铝合金内层板材和1Cr18Ni9Ti不锈钢外层板材,对双层板液压胀形行为进行研究。通过塑性理论分析板材液压胀形屈服半径,讨论经向摩擦力及法向压力对板材应力大小的影响;利用数值模拟给出内层板的应力、应变分布;通过双层板液压胀形试验,对比单层板和双层板条件下,铝合金内层板极限胀形高度、极限应变,分析双层板的变形协调性。结果表明:通过施加不锈钢外层板,减小了5A06铝合金内层板顶部位置面内的双向拉应力,减小了内层板变形区应力、应变梯度,使胀形变形更加均匀,胀形高度提高32%,顶部极限应变提高51.7%,极限应变显著提高。     

基于AutoForm的天地盖成型起皱仿真研究

为了解天地盖工件的成形起皱机理,以995铝合金为研究对象,通过有限元分析方法,利用Auto Form软件定量模拟坯料在不同形状、压边力、冲压速度、摩擦因数、圆角半径和凸模工艺面宽度下的成形起皱。结果表明：与长方形和圆角形坯料相比,采用切角的八边形坯料可以减轻工件的成形起皱;冲压速度对工件的成形起皱影响较小,几乎可以忽略不计,而压边力、摩擦因数和圆角半径的影响则相对较大,选用较大压边力、摩擦因数和圆角半径可以减轻工件的成形起皱;凸模工艺面宽度越小,工件成形起皱越小。该研究结果为实际生产提供了理论依据。     

自由弯曲板料展开长度的计算及其精度探讨

板弯件的正确下料,对保证弯曲件的质量也是不可忽视的一环。要做到这一点,必需尽可能精确地知道弯曲制件的展开长度。由材料力学可知,板料自由弯曲时,材料外层受拉,尺寸变长;而内层受压,尺寸变短,在内、外层之间,必然存在弯曲前、后长度不变的某一中性层。一般,中性层总是向内侧偏移     

AZ31B镁合金管材液压胀形数值模拟分析

基于管材轴向补料液压胀形技术,采用Dynaform有限元仿真软件对0.75mm厚的AZ31B镁合金管材的胀形过程进行了数值模拟分析。研究了模具圆角半径、液压力、模具间隙等工艺参数对镁合金管件壁厚分布和最大壁厚减薄量Δt的影响规律,并探索了相对合理的工艺参数。研究结果表明,镁合金管件的最小壁厚通常分布在最大胀形直径处,除非模具间隙过小;由于受到轴向作用力,管材两端会随模具间隙的改变而出现不均匀的壁厚增厚现象,并且受轴向压头作用的一端的壁厚增厚量相对较大;胀形过程中,当模具圆角半径为5mm,模具间隙为0.8mm时,获得的镁合金管件壁厚分布较均匀,成形效果较好。