大型变壁厚TC4半球超塑胀形工艺研究

对大型TC4钛合金变壁厚半球壳体的超塑胀形工艺进行了研究。采用数值模拟手段先后分析了单向胀形和正反胀形后半球毛坯的壁厚分布规律,指出了正反胀形工艺在壁厚分布上的优势,并给出了反胀模具型面曲线优化的关键参数及其对成形壁厚分布的影响规律。用优化后的模拟数据结果指导实际实验参数设计,在理论分析基础上进行了实验验证。结果表明,数值模拟数据较好地预测了超塑成形后的半球壁厚分布,利用优化后的正反胀模具实现了半球实验件的壁厚按需分配。成形后材料强度略有下降,延伸率得到提升。正反胀形方法能够明显提高钛合金板材的材料利用率和后续毛坯的车加工效率,降低制造成本。     

5A06薄壁壳体超塑胀形过程壁厚分布规律及其控制

采用正反胀形法对薄壁壳体的壁厚分布进行了改善。首先通过数值模拟的方法,模拟了正胀形及两种不同反胀形模具气胀过程,进行了模具的设计制造;然后对正胀形及正反胀形进行了实验验证,并比较了两种不同反胀形形状对最终零件壁厚分布的影响,提出了用壁厚分布均方差判定壁厚均匀性的判据。研究表明,与正胀形相比,采用两种正反胀形法成形的零件的最小壁厚从0.69 mm增加到0.91 mm和0.89 mm,使零件的壁厚分布均方差从0.1236降低到0.0727和0.0642,证明了正反胀形法可以改善5A06铝合金壁厚分布均匀性。     

TC4钛合金锥形件叠层超塑成形工艺研究

为了提高锥形件超塑成形效率,提出了叠层超塑成形工艺及高温进出炉成形方案,并采用正反向超塑成形方法以提高壁厚分布均匀性。通过对超塑成形过程自由胀形阶段与贴模成形阶段进行的力学解析,得到了最佳等效应变速率条件下的气压加载曲线。以此为基础,对单层正向成形、单层正反向成形及双层正反向成形进行了920℃超塑成形实验研究。结果表明,正反向成形可显著改善锥形件壁厚均匀性。在双层正反向成形条件下,锥形件最大截面圆度为0.05 mm,最小壁厚为1.01 mm,型面尺寸及壁厚分布均满足使用要求,下层零件的壁厚均匀性较差。叠层超塑成形工艺及900℃装出炉方案可行有效,可使锥形件超塑成形效率提高1倍以上。     

超塑成形薄壁构件壁厚分布的预测

壁厚分布对薄壁构件的结构性能有重要影响。本文研究超塑成形件壁厚分布的预测技术,实现了超塑成形过程的有限元数值模拟的成形件厚度分布曲线的自动预测,以半球壳和矩形盒成形为例,为自由胀形和约束胀表两种情形形件厚度变化进行了分析,预测结果与实验数据吻合。     

半球形Al-Mg-Sc合金超塑胀形壁厚分布的有限元分析

应用MARC软件对半球形Al-Mg-Sc合金的超塑胀形进行仿真,分析了正反向超塑胀形对于半球形件壁厚分布的影响,以及不同深度的凹模对胀形结果的影响。结果表明,采用合理的正反胀形可以很好地改善成形件的厚度不均匀性,试验验证了仿真和试验结果比较吻合。     

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。     

工业铝合金汽车覆盖件的超塑成形研究

采用工业铝合金 5 1 82就一款汽车上的前挡泥板零件进行了超塑成形的试验研究。根据零件的形状特点确定使用超塑气压胀形工艺 ,并进行了模具型腔曲面设计和模具结构设计。应用数值模拟的方法对型腔曲面设计进行了优化 ,使预测出成形零件所需的变形量处在材料的变形能力之内。最终的成形试验结果表明 ,成形工艺和模具设计合理可行。     

镁合金板材正反向快速气压胀形实验

采用两种不同轮廓的反向预成形模具进行高应变速率气压胀形实验,结果表明,内外凹圆弧预成形模的成形效果好于半圆弧预成形模,反向胀形的时间可控制在10s,表面和微观组织均无明显缺陷。利用上述预成形模进行半球件正反向气压自由胀形实验,研究正反向胀形的效果,正反向胀形可以显著提高AZ31B镁合金板料的成形能力,使胀形件高径比从0.344提高到0.522,并使壁厚均匀度从19.4%提高到半圆弧预成形模具的32.3%,内外凹圆弧预成形模具的45.5%。在400℃温度下胀形300s,可以成形出高径比为0.522的完好半球件。     

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。     

异形气雾罐的数值模拟与试验研究

异形金属气雾罐成形中,会产生壁厚减薄严重及皱折破裂等成形缺陷。采用数值模拟的方法,对气压胀形的工艺参数进行优化处理,可以降低胀形区应力,减小壁厚减薄率和改善壁厚分布状况,数值模拟结果与试验验证结果吻合较好,研究结果对工艺优化和过程控制具有实用价值。     

大厚度双曲度铝合金飞机蒙皮拉伸成形工艺优化

拉伸成形工艺是飞机蒙皮零件的基本成形方法.针对某大厚度双曲度铝合金飞机蒙皮进行了拉伸成形工艺研究和优化.为了保证数值模拟的准确性和可靠性,进行了材料性能测试试验,获取了该蒙皮多道次加工时每一道次、不同热处理状态下的材料性能.通过数值模拟,研究了拉伸成形工艺参数包括各道次拉伸量、上模压力、合模间距对贴模和回弹的影响规律....     

TC4钛合金负角度零件正反向超塑成形

运用有限元方法,获得负角度零件超塑成形压力-时间曲线,并预测了模具磨损情况。根据实际加载情况,优化P-t曲线,完成正反向超塑成形实验,并对实验结果进行分析。结果表明,实际壁厚分布与仿真结果相吻合,单面正向成形最大误差为4.6%,正反向成形最大误差为12.5%,正反向成形提高了零件壁厚的均匀性及最小壁厚尺寸;尺寸精度最大偏差为0.7mm,符合公差要求;室温下的屈服、抗拉强度下降,但仍满足强度要求。     

厚板小圆角端盖多工序成形分析与模具设计

运用有限元分析软件Dynaform对厚板小圆角端盖进行多工序成形过程模拟。通过对一组首次整形工艺参数进行有限元模拟,分析了首次整形的凸模和凹模圆角对零件多工序成形后壁厚、成形极限图的影响。从中找到一组最优化的冲压工艺参数,并成功完成了厚板小圆角端盖模具的设计。     

Design and experimental validation of a two-stage superplastic forming die

The conventional superplastic forming (SPF) of complex and deep geometries can result in excessive thinning and necking. To address these issues, a two-stage SPF process has been developed and demonstrated in forming trials using a superplastic aluminum sheet alloy. Within a single die, gas pressure is used to form the blank into a preform die cavity prior to the pressure being reversed to form the sheet into the final component cavity. The preforming of the blank creates length of line, while preserving metal thickness in certain regions to improve the thickness profile of the final part. In this work, a preform has been designed to improve the forming of a complex component by providing a superior thickness profile as compared to a conventional single stage forming cycle. Finite element analysis was used to guide the design of the preform cavity since the preforming surface was not intuitive and could cause wrinkling in the final part.     

正交试验法在汽车翼子板成形技术中的应用

根据正交试验原理,应用板料成形软件Pamstamp 2G对不同压边力、模具与板料间摩擦因数、凸、凹模间隙和板料初始尺寸进行数值模拟,将数值模拟的板料厚度同实际成形件厚度进行比较,得出上述各因素对前翼子板成形结果的影响,并预测了前翼子板优化的成形工艺条件。     

大型双曲率非等厚TC4钛合金壁板整体SPF/DB成形工艺及优化

针对大型双曲率非等厚TC4钛合金壁板整体SPF/DB成形工艺进行了研究.由于零件尺寸超过1800 mm,型面复杂(双曲率,弦高为330 mm),壁厚分布不均匀,成形后出现了严重开裂(多于6处)、明显缩沟(深度大于1.1 mm)和不贴模等缺陷,且在成形后难于通过化铣精确控制壁厚分布,提出了预变形、化铣、扩散连接和超塑成形...     

Finite Element Modeling,Simulation, Tools,and Capabilities at Superform

Over the past thirty years Superform has been a pioneer in the SPF arena, having developed a keen understanding of the process and a range of unique forming techniques to meet varying market needs. Superform’s high-profile list of customers includes Boeing, Airbus, Aston Martin, Ford, and Rolls Royce. One of the more recent additions to Superform’s technical know-how is finite element modeling and simulation. Finite element modeling is a powerful numerical technique which when applied to SPF provides a host of benefits including accurate prediction of strain levels in a part, presence of wrinkles and predicting pressure cycles optimized for time and part thickness. This paper outlines a brief history of finite element modeling applied to SPF and then reviews some of the modeling tools and techniques that Superform have applied and continue to do so to successfully superplastically form complex-shaped parts. The advantages of employing modeling at the design stage are discussed and illustrated with real-world examples.     

数值模拟技术在汽车覆盖件成形中的应用

金属薄板成形的数值模拟技术在汽车覆盖件生产及其模具设计制造中起着十分重要的作用。数值模拟技术的广泛应用可以帮助模具设计人员显著地减少模具开发时间、试模周期和费用。为此,详细介绍了应用Dynaform软件模拟覆盖件成形过程的一般步骤,并以某汽车覆盖件的拉深为例,对其成形过程进行了数值仿真。通过对模具零件的运动、板料的成形,以及板料厚度的变化,应力应变分布,成形极限预测等结果的分析,进一步弄清了板料形状,压料筋布置以及压边力大小等工艺参数对汽车覆盖件质量的影响。在案例分析的基础上,针对覆盖件坯料拉深过程中可能出现的起皱现象,给出了相应的拉深工艺优化和模具方案优化。     

环形毛坯模锻成形过程的实验研究

选择了两种典型的环形零件，利用上限单元法数值模拟得到优化的初始毛坯尺寸．重点对其模锻变形过程进行分析实验研究，以此来验证：数值模拟得到的金属流动过程是否正确；数值模拟程序优化出的初始毛坯尺寸是否合理；实验所得的变形力与模拟程序所计算出的变形力的吻合程度。通过对比认定：实验结果与模拟结果基本吻合，证实了数值模拟方法在环形件模锻成形过程分析中的可靠性和准确性。