大径厚比不锈钢管小弯曲半径推弯成形缺陷影响因素研究

针对Φ60 mm×1 mm的1Cr18Ni9Ti薄壁管进行推弯成形数值模拟和试验,研究了其1D弯曲半径推弯成形缺陷。讨论了管坯α坡口的大小、聚氨酯填块厚度和硬度、反推力大小以及润滑方式对推弯成形缺陷的影响。结果表明,α角增大,有利于弯管内侧材料的流动,减少弯管弯曲内侧起皱的风险;聚氨酯填块的厚度小、硬度不足,易引起弯管起皱与端口畸变;当反推力F_2增大到70 MPa时,弯管与模具间的摩擦力增大,管的弯曲内侧起皱;反推力F_2减小为20 MPa时,支撑弯管的内压不足,导致弯管失稳塌陷与端口畸变;对小弯曲半径管推弯成形采用差异化润滑,能抑制起皱和端口畸变。模拟结果与试验结果较为吻合。     

管坯结构对小半径薄壁弯头内胀冷推弯成形的影响

针对Ф40 mm×1 mm铝合金管材且弯曲半径为1倍管径的L形弯管成形,以数值模拟技术为平台,建立了内胀冷推弯有限元模型,研究了管坯端头不同补偿角度对弯管成形质量的影响。结果表明:补偿角度过大时,弯管内侧易产生压缩起皱,降低补偿角度则能有效防止弯管产生压缩起皱,且随着角度的降低,成形弯管减薄区域不断扩大,同时弯管弯曲内侧有效长度不断降低,易造成成形不足;补偿角度为45°时,起皱现象消失,外侧壁厚最大减薄率为7. 1%,整体成形质量较佳。以45°补偿角度进行内胀冷推弯试验,成形出符合要求的1倍弯曲半径弯管,且试验结果与模拟结果整体较吻合。     

基于ABAQUS有限元模拟铝合金小弯曲半径的内压推弯成形

内侧起皱、外侧壁厚减薄及横截面畸变等是管材弯曲成形过程中主要缺陷,对于小半径弯曲成形的管材尤为严重。采用有限元技术对φ32 mm×1 mm的LF2M铝合金管材在1倍相对弯曲半径时的推弯成形过程进行了数值模拟,得到了内压力、管坯与凹模之间摩擦系数等工艺参数对管件成形质量影响规律。结果表明,合理增加管坯与凹模之间摩擦系数能降低壁厚减薄,同时内压大小对控制截面畸变有重要影响,在摩擦系数0.06和15MPa内压成形工艺参数时能得到较好成形效果。     

大径厚比薄壁铝管1D弯曲半径成形方法

为解决大径厚比薄壁铝管在1D极难弯曲成形的技术瓶颈,对比现有液压填充、钢珠、松香及低熔点合金填充推弯成形技术优劣,提出一种采用聚氨酯弹性填料分块填充进行内胀冷推弯的成形方法。首先利用有限元反推模拟技术得到优化的1D弯曲半径弯头下料尺寸;其次利用优化下料尺寸对规格为Φ50 mm×1 mm的LF2M大径厚比薄壁铝管进行1D弯曲半径内胀冷推弯成形试验,主要研究了球形芯轴进给量对成形的影响。结果表明:通过反推模拟技术获得优化管坯下料尺寸方法具有可行性;球形芯轴的进给量是内胀冷推成形工艺的关键,增大进给量能提高径向压应力,消除失稳起皱及减小截面畸变程度,而径向压应力过大则易造成成形不足;球形芯轴进给量为75°时,整体成形效果较好,外侧最大壁厚减薄率为6%,最大截面畸变率为2. 3%,成功实现大径厚比薄壁管的1D弯曲成形。     

大径厚比非对称5083铝合金弯管充液弯曲成形

针对大尺寸大径厚比非对称铝合金薄壁弯管弯曲成形过程中的起皱难题,提出了两端仅压板约束、两端固定约束、两端采用封头3种充液弯曲成形方案,通过有限元数值模拟分析了管件的起皱缺陷、壁厚分布以及应力状态,并进行了实验验证。研究表明:采用两端仅压板约束时,压板与管材之间的摩擦力提供的管材轴向拉应力较小,只有当充液内压大于3.6 MPa时,才能消除起皱缺陷;采用两端固定约束和两端封头时,可在较低充液内压下成形出合格的大径厚比非对称的铝合金弯管件,其原因为:轴向约束与封头均会使管坯内产生轴向拉应力,其平衡了弯曲过程中产生的内侧轴向压应力,从而避免了起皱缺陷的产生。     

大径厚比不锈钢弯管内胀冷推弯成形数值模拟及实验研究北大核心CSCD

通过对规格为Φ70 mm×2 mm的不锈钢管进行内胀冷推弯成形数值模拟和实验研究,讨论了管坯结构、聚氨酯填块填充方式、反推力大小及润滑方式对弯曲角度为118.5°的大径厚比不锈钢弯管成形质量的影响。结果表明:管坯采用补偿端头结构可有效抑制弯曲内侧的材料堆积增厚,降低弯曲内侧的起皱风险;与冲头相接触的聚氨酯填块厚度为30 mm、其余聚氨酯填块厚度为15 mm时,填块的支撑效果更好且更有利于力的传递;反推力会影响内压及材料流动,反推力过小时,管坯内压不足,弯曲内侧不贴模且出现起皱现象,反推力过大时,摩擦力也相应增大,不利于内侧材料流动,会导致材料堆积引起管壁弯曲内侧起皱;弯管成形时摩擦力直接影响材料流动,采用分区域润滑的方式可改善管壁弯曲内侧的材料流动,有效减小管壁弯曲内侧的起皱风险,并有利于提高直端推出量。     

薄壁纯钛管数控弯曲成形性能研究

研究了薄壁纯钛(CP-Ti)管在不同弯曲半径和不同材料性能下的多缺陷约束数控弯曲成形性能,通过显式/隐式三维有限元模型和实验研究了先进轻量化材料CP-Ti的成形潜力。结果表明:管材的硬化指数、厚向异性指数和杨氏模量的变化对弯曲成形性能有很大影响;与壁厚减薄和截面畸变相比,失稳起皱是抑制大直径薄壁CP-Ti管弯曲成形性能的主要缺陷。升高温度可以提高CP-Ti管的弯曲成形性能,特别是抗起皱性能。     

工艺参数对薄壁矩形管绕弯成形失稳起皱影响的显著性分析

基于三维有限元软件ABAQUS/Explicit,采用所建立的薄壁矩形管绕弯成形过程三维弹塑性有限元模型,结合虚拟正交试验,模拟研究了工艺参数对绕弯成形过程中失稳起皱影响的显著性。结果表明:弯曲半径、芯头个数、芯模与管坯间隙和防皱块与管坯间隙对薄壁矩形管绕弯成形过程中的失稳起皱影响较为显著。     

管材数控弯曲中的起皱分析与控制

针对内高压成形过程中,对弯曲件质量的严格要求,研究了低碳钢管材的数控弯管过程。采用数值模拟和实验,分析了不同弯曲半径、芯棒和管坯的间隙、芯棒位置和有无防皱块等参数对起皱的影响。结果表明,随着弯曲半径、芯棒直径、芯棒伸出量的增大及采用防皱块的情况下,管材弯曲起皱的趋势减小;在数值模拟的基础上进行了试验研究,试验结果和数值模拟结果吻合较好。采用二倍管径的弯曲半径,芯棒和管材间隙0.015D的情况下,能够有效地避免了弯曲内侧的起皱和外侧的减薄,成形出合格的副车架弯曲件,满足后续的内高压成形。     

低碳钢/铝合金双层管充液弯曲变形规律

为解决传统技术无法制造大径厚比、小弯曲半径铝合金薄壁弯管的难题,提出采用双层管充液弯曲新方法。运用数值模拟研究厚度比和内压对低碳钢/铝合金双层管充液弯曲过程中起皱行为和壁厚分布的影响。结果表明,随着厚度比的增加,起皱的现象得到缓解直至消除,内层弯管外侧减薄率逐渐减小,壁厚分布更为均匀;随着内压的增加,起皱现象逐渐延缓,内层管壁厚最大减薄率增加,因此增加厚度比和内压均有助于提高双层管弯曲成形的稳定性。通过实验成功研制出径厚比为63的铝合金薄壁弯管件,外侧最大减薄率为24%。     

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。     

管材内压液力成形的稳定性分析

管材内压液力成形过程中 ,管坯在内压与轴向压力的共同作用下发生变形。成形过程中常见的缺陷是起皱和破裂 ,这两种缺陷的产生都和管的失稳有关。本文运用薄膜理论分析了管坯在轴向力单独作用下的压缩失稳 ,得出临界轴向压力的计算公式 ;从失稳应变强度入手 ,分析了圆柱管在内压和轴向压力共同作用下的分散性失稳 ,根据失稳应变强度的计算公式 ,分析了应力状态系数 a、厚向异性指数 rh、应变强化指数 n等因素对管的失稳应变强度的影响规律     

高强钢方管绕弯时截面参数对成形质量的影响

金属薄壁方管在绕弯加工中一般会产生横截面畸变、顶板减薄、底板起皱等成形缺陷。为了判断高强钢方管截面参数对弯管成形质量的影响程度,建立了方管绕弯成形的三维有限元模型,在截面边长与弯曲半径一定时,基于Dynaform软件对6种尺寸的JAC590Y方管的90°绕弯成形分别进行了模拟,得出了不同相对壁厚与相对圆角半径方管绕弯后的主要畸变参数。分析表明:高强钢方管经90°绕弯后,其横截面畸变最大的部位出现于弯管的前段,其截面角处于50°～90°之间;在方管的截面边长、弯曲半径及管坯与模具的间隙一定时,方管的相对圆角半径与相对壁厚越小,则管件的横截面畸变与最大壁厚减薄率便会越大,而管件底板也越容易沿纵向起皱或其皱曲越明显。     

6061-T4薄壁铝合金管数控弯曲回弹规律(英文)

以规格为50.8mm×0.889mm(管材外径×管材壁厚)的高性能薄壁6061-T4铝合金管为对象,采用单因素实验分析和基于全过程三维有限元模拟的正交方法,获得多个弯曲成形参数对6061-T4薄壁铝合金管数控弯管回弹的影响。结果表明:1)弯管回弹角随弯曲角度的增大而总体呈线性增大;2)影响弯管回弹的显著性因素从高到低排列为:芯棒管材间隙,弯曲半径,压模管材摩擦,防皱块管材间隙,压模管材间隙,助推速度,芯模管材摩擦和芯球个数;3)显著性成形参数对回弹的影响规律与不锈钢和钛合金相似:回弹角随弯曲速度、芯棒管材间隙、相对弯曲半径、防皱模管材间隙、压力模摩擦系数、压力模相对助推速度的增大而增大,随芯棒伸出量、芯球个数和芯棒摩擦系数的增大而减小。     

薄壁小半径弯管与中压内胀成形工艺

针对薄壁小半径弯曲管生产过程中易出现的交薄、断裂、起皱等难点,吸收了当前国外先进技术--管材内高压成形的优点,在充分考虑国内高压成形技术不足的基础上,改用中压成形弯管的新工艺,很大程度上提升了薄壁小半径弯曲管生产的外观质量.这一工艺特别适用于厨房、卫浴等领域中水龙头的前期工序生产,具有较大的实用意义.     

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％.     

小弯曲半径薄壁纯锆U形管弯制模具的研制

薄壁纯锆U形管在弯制过程中容易产生椭圆度、回弹、划伤以及弯管内弧褶皱等现象,为了实现小弯曲半径薄壁锆管的弯制成形,根据U形管的弯制特点,并结合实际弯制经验,设计并制作了U形管的弯制模具。该弯制模具主要采用绕管方式进行弯制,U形管一端固定,另一端进行弯制。弯制试验结果表明,该弯制模具能够制作弯曲半径为50 mm和105 mm的φ25.4 mm×1.24 mm薄壁锆U形管,弯制后的U形管成形状态良好,检测结果均能满足GB 151—1999标准及设备生产工艺的要求,并能有效地保证弯管质量。     

CT20钛合金薄壁管材数控冷弯成形行为研究

薄壁管材的小弯曲半径数控弯曲成形十分困难,外侧壁厚减薄是弯管成形中的加工缺陷之一,对于钛合金薄壁管尤为严重。采用模拟与实验相结合的方法,对规格为58 mm×1.5 mm的CT20钛合金管材数控弯曲成形过程中弯曲段的壁厚减薄进行了研究,得到相对弯曲半径对壁厚减薄的影响规律。结果表明,CT20钛合金管材冷弯成形时的极限相对弯曲半径(R/D)为2。     

工艺参数对大口径薄壁矩形管弯曲成形的影响

基于动态显示分析有限元平台Abaqus/explicit,建立了大口径薄壁矩形管弯曲成形的三维有限元模型,模拟分析了变形速度对矩形管弯曲成形失稳起皱的影响规律,试验结果表明:在单独施加旋转速度时薄壁矩形管的失稳起皱程度较大,同步施加旋转速度和助推速度时管件的失稳起皱趋势有所减缓,起皱系数ζ也随着减小。研究结果对薄壁矩形截面管材弯曲成形中工艺参数的选择和优化具有重要意义。     

小半径薄壁管材内胀推弯成形制造工艺研究

针对薄壁小半径弯曲管生产过程中易出现的变薄、断裂、起皱等难点,运用中性层偏移理论对弯管受力与变形特点进行分析,采用内胀推弯的工艺生产1Cr18Ni9Ti薄壁小半径弯曲管,并对生产原理、工艺、模具设计作了介绍.实践结果表明,该工艺很好地解决了小半径弯管外壁减薄、断裂等问题,对生产实际具有一定的借鉴意义和参考价值.