铝合金小弯曲半径薄壁管数控绕弯模具设计

铝合金小弯曲半径薄壁管数控绕弯成形是多模具约束、多因素影响的复杂成形过程,成形过程中极易出现起皱、破裂等成形缺陷,而模具材料和结构的合理设计对成形质量的影响至关重要。通过分析铝合金小弯曲半径薄壁管的结构特点,结合导管数控绕弯工艺过程,对模具材料选取、模具结构设计及成形仿真等关键技术问题进行了研究,最终确定了铝合金小弯曲半径薄壁管数控绕弯模具的材料、结构形式、尺寸参数,通过数控绕弯成形几何运动仿真、有限元数值模拟与工艺实验,实现了满足设计要求的铝合金小弯曲半径薄壁管数控绕弯成形,证明了小弯曲半径薄壁管数控绕弯模具的可行性,为工程化应用奠定了基础。     

管材自由胀形时极限载荷及成形极限的确定

基于轮廓形状为余弦曲线及轮廓上任一质点的运动轨迹与轮廓正交的假设及材料各向异性理论,建立直观的数学模型,并借助数值计算方法,快速、准确地确定薄壁管材无模约束自由液压胀形的成形载荷及成形极限。通过对不锈钢及低碳钢薄壁管的液压胀形实验来验证理论模型及计算结果的正确性,并分析及比较胀形中的成形载荷变化规律、管材壁厚及轮廓形状的变化规律。研究结果表明,自由胀形长度l0对于极限载荷pb值的大小有较大的影响,但对极限胀形系数Kmax影响较小;基于该模型计算的极限载荷(破坏时的液压力)及成形极限更加接近实际,可用于管材液压胀形的生产中。     

PLASTIC DEFORMATION REGULARITY OF TAILOR-WELDED TUBE (TWT) WITH DISSIMILAR THICKNESS DURING HYDRO-BULGING

为揭示差厚拼焊管内高压胀形的变形规律, 采用有限元数值模拟和实验并结合力学分析, 研究了差厚拼焊管胀形时薄壁管、厚壁管的变形差异, 及塑性区的发生、发展过程和促进变形协调的力学和几何因素, 分析了差厚变形条件下薄壁管、厚壁管的应力、应变发展历史. 结果表明: 差厚拼焊管内高压胀形时, 厚壁管的变形始终落后于薄壁管. 薄壁管中部最先屈服, 塑性区自中部向两端逐渐扩展, 厚壁管靠近焊缝端先屈服, 随着内压升高塑性区逐渐扩展到另一端. 变形强化和长度比增大可促进两管协调变形. 无论长度比如何变化, 整个变形过程中薄壁管轴向应变始终为拉应变, 厚壁管轴向始终为压应变.     

基于双轴可控加载实验的应力应变建立薄壁管各向异性屈服准则

提出了基于双轴应力状态下的实验应力、应变参量构建薄壁管屈服准则的新方法.以6061-O态挤压铝合金薄壁管为研究对象,分析了管材双轴可控加载胀形实验中薄壁管的应力计算模型,并以此为基础,采用管材双轴可控加载胀形实验系统,获得了多组双轴拉伸应力状态下薄壁管的流动应力-应变曲线.以Hi1148模型为例,利用多组双轴拉伸应力状...     

差厚拼焊管内高压胀形塑性变形规律

为揭示差厚拼焊管内高压胀形的变形规律,采用有限元数值模拟和实验并结合力学分析,研究了差厚拼焊管胀形时薄壁管、厚壁管的变形差异,及塑性区的发生、发展过程和促进变形协调的力学和几何因素,分析了差厚变形条件下薄壁管、厚壁管的应力、应变发展历史．结果表明：差厚拼焊管内高压胀形时,厚壁管的变形始终落后于薄壁管．薄壁管中部最先屈服,塑性区白中部向两端逐渐扩展,厚壁管靠近焊缝端先屈服,随着内压升高塑性区逐渐扩展到另一端．变形强化和长度比增大可促进两管协调变形．无论长度比如何变化,整个变形过程中薄壁管轴向应变始终为拉应变,厚壁管轴向始终为压应变．     

等边双圆锥台壳体内环约束胀形的实验研究

针对等边双圆锥台壳体在自由胀形过程中,赤道环焊缝处由于纬向压应力而产生失稳起皱现象,提出在壳体内加圆环的约束胀形工艺,实验证明了壳体内侧加约束圆环后成形过程中没有起皱现象发生。     

AZ31B管材热态内高压成形性能的测试(英文)

为测试AZ31B挤压管材的内高压成形性能,分别进行管材环向拉伸实验和管材胀形实验,实验温度最高达480°C。通过实验获得管材的环向总延伸率和最大胀形率,同时对胀破后的断口形貌进行分析。结果表明,随着实验温度的变化,环向总延伸率和最大胀形率的变化趋势类似,而和轴向总延伸率的变化趋势差别很大。在160°C左右,环向总延伸率和最大胀形率都达到一个极值,此后两者迅速降低。当达到转变温度后,环向总延伸率和最大胀形率又开始迅速增加。当实验温度超过420°C时,在断口上出现过烧组织。因此,尽管在更高的温度下可以获得更好的成形性能,所测试管材的成形温度还是应低于420°C。     

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。     

金属薄壁管液压胀形极限测试装置的试验研究

分析了金属薄壁管液压胀形中胀形区截面节点的应力和应变状态,分别针对轴向进给力F的作用大于或小于液压力P的作用,金属薄壁管胀形区截面节点的应变状态分别对应成形极限图的左侧和右侧应变状态,开发1套能实现胀形区截面节点不同应变状态的金属薄壁管液压胀形极限测试装置,通过示例,获得了简单加载路径下金属薄壁管液压胀形成形极限图。     

扩散管胀口模具设计

主要介绍扩散管胀口模具的结构与工作原理、毛坯尺寸、胀口力计算方法和主要工作部件的设计。该模具结构简单 ,可靠性高 ,通用性强 ,可用于各种类型薄壁管件的胀形或缩口、切口成形     

采用冷胀形工艺降低2219铝合金环的淬火残余应力

通过固溶时效工艺可以显著提升2219铝合金的力学性能，但在淬火过程中会产生较大的残余应力，对其尺寸稳定性、疲劳强度、应力腐蚀等性能产生不利影响。为降低2219铝合金环件的淬火残余应力，在淬火和人工时效之间引入冷胀形工艺。首先，采用有限元法模拟分析了2219铝合金环淬火、冷胀形后残余应力的数值及分布规律。其次，采用钻孔法测量了环在淬火、人工时效和固溶-冷胀形-人工时效后的残余应力。研究了冷胀形工艺参数对残余应力数值和均匀性的影响。结果表明，引入冷胀形工艺可以使2219铝合金环件淬火残余应力降低85%以上。     

有限长薄壁管胀形研究

本文采用塑性增量理论研究了有限长薄壁管胀形过程中的应力、应变关系，提出了薄壁管胀形的应力、应变数值计算理论，解决了薄壁管胀形工艺的工程计算问题。文中首次提出了内压可行域、轴压可行域的概念，阐述了正确制定胀形加载路径应遵循的原则。理论计算与测试结果吻合较好。为应用管材生产凸形零件奠定了理论基础。     

扩散管胀口模具设计

主要介绍扩散管胀口模具的结构与工作原理,毛坯尺寸,胀口力计算方法和主要工作部件的设计。该模具结构简单,可靠性高,通用性强,可用于各种类型薄壁管件的胀形或缩口、切口成形。     

基于冲击液压胀形试验及遗传算法构建薄壁管动态塑性本构关系

为了准确构建冲击液压胀形真实环境下金属薄壁管的动态塑性本构关系,提出了一种基于遗传算法构建薄壁管本构关系的方法.首先,通过对冲击液压成形中金属薄壁管应力应变状态的分析,确定了薄壁管塑性本构模型及力学关系;然后,在冲击液压胀形试验过程中,基于三维数字散斑相关法实时在线获取薄壁管胀形区塑性变形参数;接着根据试验变形数据,利...     

差厚拼焊管内高压胀形塑性变形规律研究

以差厚拼焊管为研究对象,利用实验及其数值模拟分析了高温膨胀时影响塑性变形的因素。结果表明,变形协调性随着长度比的提高而呈现增加的趋势。厚壁管的最大胀形量会出现在距离焊缝最近的地方,外形形状为圆锥形的;薄壁管的外形形貌为椭球形,中间区域的胀形量最大。差厚拼焊管变形协调性主要受变形强化和长度比的影响。     

液压胀形金属板材的塑性行为表征(英文)

采用圆形和椭圆形的模具进行液压胀形试验。利用最近提出的椭圆形模具胀形方法来确定等效应力—应变曲线。该方法将ARAMIS系统测得的实验数据与分析相结合。在使用椭圆形模具的液压胀形实验中,随着模具椭圆度的减小,等效应力—应变曲线逐渐远离圆形模具胀形的曲线。通过胀形测试来确定DC04钢板在正次应变范围内的成形极限图。     

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。     

基于薄壁环压缩的铝合金管材应力-应变行为

采用环压缩实验研究LF2M铝合金薄壁管材在应变速率为0.1~1 s~(-1),成形温度为350~475℃条件下的应力-应变行为。提出一种薄壁环压缩的方法,得到薄壁管材热压下的变形行为。结果表明:环压缩试样的高度选择需要避免压缩过程中出现起皱缺陷。试样高厚比为1时,随着压缩量增加,切向压应力超过临界值引起起皱失稳;试样高厚比为3时,随着压缩量增加,压应力超过临界值,出现起皱现象;试样的高厚比为2时,压缩后试样无起皱缺陷。因此,壁厚为1 mm时,环压缩试样的最佳高度为2 mm。LF2M铝合金薄壁管材热变形过程中的流变应力可用双曲正弦本构关系来描述,平均激活能为160.67 kJ/mol。     

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。