高温合金薄壁W截面密封环滚压成形壁厚变化研究

目的研究滚压成形过程中环件壁厚的变化规律。方法基于ABAQUS/Explicit平台建立了GH4169薄壁W截面密封环多道次滚压成形三维弹塑性有限元模型,分析了滚压成形过程中环件壁厚沿周向及轴向的变化情况以及工艺参数对环件壁厚变化的影响规律。在此基础上,进行与模拟条件一致的试验研究,并与模拟结果进行了对比分析。结果滚压成形过程,环件壁厚沿周向分布均匀而沿轴向分布不均匀;随着变形量增大,减薄带宽度增大;进给辊进给速度增大,环件壁厚不均匀性加剧;随着驱动辊转速、进给辊与环件间摩擦因数的增大,环件壁厚减薄呈减小趋势。结论环件滚压成形过程中,应合理分配各道次变形量,适宜的工艺参数为:驱动辊转速为2 rad/s,进给速度为0.2 mm/s,摩擦因数为0.1。     

芯轴摩擦系数对推压-拉拔复合缩径的影响

推压-拉拔复合缩径工艺是管坯减径的新方法,芯轴外表面与管坯内表面之间摩擦系数对工艺有重要的影响。通过建立推压-拉拔复合缩径变形过程中变形管坯的力学模型,分析了芯轴外表面与管坯内表面之间摩擦系数对成形的影响规律。针对某载重6.5 t胀压成形汽车桥壳管件的第一道次推压-拉拔复合缩径,设定不同的芯轴摩擦系数,进行了有限元仿真,得到了芯轴摩擦系数对管坯变形的影响规律,并基于管坯传力区不失稳以及变形所需凹模推力和芯轴拉拔力较小,给出了芯轴摩擦系数的设定范围。进行了缩径实验,实验和有限元模拟的结果接近。较小的芯轴摩擦系数可能造成管坯起皱失稳,而较大的芯轴摩擦系数,有利于降低管坯轴向压应力、凹模推力和芯轴拉拔力,但可能造成管坯表面划伤。     

工艺参数对汽车轮毂内径与壁厚偏差的影响

目的研究铝合金轮毂旋压成形工艺参数对成形质量的影响。方法运用有限元软件建立数值模型;以减薄率、摩擦因数、旋轮圆角半径、进给比和芯模转速为自变量,以内径偏差和壁厚偏差为目标函数,建立四因素四水平正交试验。结果极差分析得到第一道次强力旋压对壁厚偏差的影响主次关系为:旋轮圆弧半径ρ进给比f摩擦因数μ芯模转速nM,对内径偏差的影响主次关系为:旋轮圆弧半径ρ进给比f芯模转速nM摩擦因数μ。结论通过有限元分析得到了旋压工艺参数对轮毂内径与壁厚偏差的影响规律,为实际生产中工艺参数的选择提供了指导作用。     

钢制轮辋滚压成形数值模拟与实验研究

目的 解决合金钢制轮辋滚压成形精度低和圆角减薄难以控制等问题。方法 通过Solidworks建立钢制轮辋三维模型,并对轮辋滚压模型参数进行优化设计,确定材料应力–应变、接触边界条件,且根据节点线速度相等原理计算钢制轮辋滚压成形时间步长。运用有限元软件Simufact Forming分析不同工艺参数对成形厚度的影响,在此基础上,优化滚压成形工艺参数组合,并分析各道次滚压轮辋应力和应变的仿真结果,引入质点追踪技术,分析应力在每个增量步内的变化规律。结果 对比分析仿真与实验测试数据,发现仿真厚度与实际厚度基本吻合,验证了滚压工艺仿真的正确性。结论 增大摩擦因数有利于工件成形,但当摩擦因数增大到0.3后,对成形壁厚影响不明显。随着进给速度的增大,测点厚度增加,此时利于成形,但进给速度过大,侧向力变大,易造成工件偏移。降低转速有利于控制轮辋减薄。在成形过程中,一滚凹槽先产生较大应力,且应变较大;二滚预成形轮缘,该处应力和应变均较大,且最大等效应力出现在轮缘部位;三滚轮辋精确成形,应力分布更加均匀,圆角变形相对较小,轮辋圆角减薄率明显提升。     

某型号汽车波纹管液压胀形工艺参数优化研究

目的 探究波纹管液压胀形成形技术及液压成形过程,优化波纹管成形效果和减薄率.方法 基于正交试验方案,利用有限元技术对成形过程进行数值模拟分析,研究成形内压、轴向进给路径以及保压力对成形效果和减薄率的影响.结果 综合考虑成形高度、减薄率2个指标,得到的较优工艺参数为成形内压为2 MPa,保压力为1.25 MPa,轴向进给路径为在前0.1 s进给5 mm、后0.9 s匀速进给至模具闭合,此时成形高度为12.01 mm,减薄率为9.9％.结论 通过正交试验设计分析,轴向进给路径既是成形高度的显著性影响因素,又是减薄率的显著性影响因素;同时,单独优化一个指标(成形高度、减薄率)时,另一个指标性能会下降,根据正交试验优化结果选取最优参数组合进行模拟验证,得到的试验结果其综合成形质量较高.     

锥形件变薄旋压回弹的三维有限元分析

了解锥形件变薄旋压成形后的回弹规律,对提高旋压件的成形质量有重要意义.分别采用动态显式和静态隐式方法建立了锥形件变薄旋压及回弹的三维有限元模型,并研究了芯模转速和旋轮进给比对回弹前后应力、应变及壁厚变化和零件形状的影响.研究表明:随芯模转速增加和旋轮进给比减小,回弹前后最大等效应力差逐渐减小,塑性应变差及壁厚变化基本不变;回弹后最大偏离量随芯模转速和旋轮进给比增大在芯模转速较小时变化不大,而在其较大时随其增大有所减小,并随旋轮进给比增大呈先减小后增大再缓慢减小的趋势.     

连接块温挤压模具强度校核及结构优化

目的解决铝合金连接块温挤压成形过程中出现的模芯开裂和上模载荷过大的问题。方法基于有限元软件Deform-3D进行了三维有限元模拟,研究了连接块成形过程和模芯的受力状态。结果结果表明,局部应力过大是导致模芯开裂的主要原因。通过优化上模结构、增设溢流槽等措施以增大金属流动面积,可以显著降低模芯内腔局部应力和上模载荷。结论采用理论计算验证了2层组合凹模的安全性,有利于提高连接块的成形质量和凹模模芯的使用寿命。     

钛合金锥形件温热剪旋热力耦合有限元模拟

成形过程中的温度场变化对钛合金锥形件温热剪旋成功与否,以及产品的精度影响很大.在数值模拟时叠加符合实际的热源边界条件显得非常重要.针对TC4钛合金锥形件建立了三维热力耦合有限元模型,在有限元模拟过程中叠加了火焰加热边界条件.计算了成形过程中工件和芯轴上温度场的分布情况.所建立的有限元模型更加符合实际工况,模拟结果更加真实可靠.     

连接管件的先进塑性成形技术试验研究

介绍了3种先进的连接管件成形技术,即小弯曲半径管内压推弯成形技术、球形管接头的胀形成形技术和管件的内径滚压成形技术,对其基本成形过程进行了描述,并通过铝合金、不锈钢和钛合金管件的成形试验获得了主要工艺参数对成形的影响规律,结果表明采用这些方法成形所需的连接管件是非常有效的.     

板材与管材成形性能的研究与进展

介绍了塑性加工领域近年来发现的一些提高金属材料塑性变形能力的方法和机理,包括板材增量成形中拉弯伴随成形、局部接触、反复弯曲、交变加载、高静水压力等方式下引起的板材局部增塑机理;波动液压加载状态下管材液压成形能力的提高机理(有轴向进给)、AISI 304不锈钢管材的液压成形增塑机理(有、无轴向进给状态下);AISI304管材多次拉伸/卸载状态下的增塑机理.这些增塑机理还存在于其它一些塑性加工工艺中,对其合理运用将有效提高产品成形质量和材料利用率,并减少加工道次,甚至可以产生一些新的塑性加工工艺.     

工艺参数对剪切旋压旋压力和壁厚差的影响

在锥形件剪切(变薄)旋压过程中,旋压力分析对于确定工艺参数及设备选型都具有重要意义,而壁厚差是衡量旋压件成形质量的关键指标之一.基于ABAQUS/Explicit平台建立了锥形件剪切旋压的三维有限元模型,进而获得了偏离率、旋轮圆角半径、旋轮进给量、芯模转速及旋轮直径对LY12M锥形件剪切旋压旋压力和壁厚差的影响规律.研究表明:旋压力随偏离率增加而减小,随旋轮圆角半径、旋轮进给量、芯模转速的增加均呈上升变化趋势;偏离正弦律的程度越大,壁厚差越大;旋轮圆角半径为毛坯厚度的1～2倍,壁厚差较小;较大的旋轮进给量和芯模转速有利于减小壁厚差.旋轮直径对旋压力和壁厚差的影响不显著.     

蒸发器管子管板液压胀芯轴断裂分析

某公司在进行蒸发器管子管板液压胀管过程中,胀管芯轴多次发生断裂,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸试验机和直读光谱仪等设备对芯轴的断裂原因进行了分析。结果表明：由于液压胀过程中固定工装仅一侧固定,从而容易在芯轴螺栓螺纹根部形成应力集中,引发低周疲劳,造成芯轴疲劳断裂,缩短芯轴的使用寿命。最后对芯轴液压胀工艺提出了建议。     

Influence of Mandrel on the Performance of Titanium Tube with Cold Rotary Swaging

Rotary swaging is a process to reduce the diameter of tubes and/or rods. It can be used to produce tubes or rods with a variety of external and internal diameters and shapes. Mandrel is an important part of the forming process. In this work, the influence of mandrel on tube performance is discussed. Data show that larger mandrels provide better forming results. Wall thickness standard deviation can be reduced from 0.108 (without mandrel) to 0.031 (7.4 mm diameter) and the hardness of the tube can be increased from 273.5 HV (original material) to 328.5 HV (7.4 mm diameter). Surface toughness can also be improved. Analysis shows that the microstructure is distinctly different from that of the original material and it varies by changing the mandrel. This research validates the use of cold swaging as an efficient method of forming titanium.     

External Pressure Forming and Buckling Analysis of Tubular Parts with Ribs

Buckling and forming processes of tubes with varying slenderness ratio （ratio of length to diameter） under external hydraulic pressure were analyzed with three-dimensional finite element method （FEM） for studying tube external pressure forming （EPF）. Buckling pressures for different tube blanks without mandrel were predicted, and an EPF of a carbon steel tube onto a mandrel with six ribs was simulated. Both thickness distribution and buckling pressure from the simulations were found to be in agreement with those from experiments. Buckling pressures are shown to be a function of the slenderness ratio. The tubular part with six ribs produced by EPF has a uniform thickness distribution, whose maximum thinning rate is only 5.9%.     

Initial experiment for embossing a 3-D microstructure on the inside wall of a wound tube by an electromagnetic compression process

The purpose of this study is to discuss the feasibility of an economical electromagnetic forming (EMF) process to fast manufacture microstructure on the inside well of a wound thin tube. To form the three-dimensional (3-D) microstructure on the inside wall, a copper film is wound onto the forming mandrel and then inserted into the forming coil that provides external compressive force on the tube surface using the EMF process. This study proposes an inexpensive method that uses a reverse electro-discharge machining process with a homocentric path to manufacture the forming mandrel. The thickness effects of the single tube on the formed microstructure are investigated by an economical EMF device with low voltage and high capacitance. In addition, a composite tube is proposed to prevent electromagnetic field loss, reduce the gap, and provide good contact force. By using a composite tube in an EMF process, the forming depth and the profile completeness of the microstructure are improved.     

6A02铝合金异形截面小弯曲半径薄壁管液压成形工艺研究

目的 研究6A02铝合金异形截面薄壁管的液压成形过程,改进管件的成形质量。方法 使用Abaqus软件进行数值模拟,通过考察管件壁厚分布情况、管件轴线的最小弯曲半径及管壁与模具贴合情况,研究了内压、轴向进给量、加载路径及合模过程中的内压与进给对成形质量的影响,并提出了合模力–轴向进给–内压三者同时配合的加工方法。结果 通过数值模拟确定了无轴向进给情况下管件薄弱处发生破裂时的内压为7.5 MPa,发生起皱前的最大轴向进给量为2 mm,最低整形内压为80 MPa。确定了在合模过程中进给0.75 mm、合模后继续按照特定加载路径进行内压提升和轴向进给、最后施加80 MPa的整形压力的情况下成形效果最好。通过此路径加工出的管件最小壁厚为0.42 mm,最大减薄率为16%,轴线最小弯曲半径为1.258 mm,与模具间隙面积为0.065 mm²。结论 适当的内压–轴向进给可以实现较好的成形质量。在合模过程中,施加与合模力相配合的轴向进给和内压能增加管件弯曲处薄弱部分的补料量,改善管件在合模后的壁厚分布情况,进一步提升管件最终成形质量。     

Cu/Al双金属复合管旋压复合成形规律研究

目的 探究双金属管材在复合过程中的受力变化以及关键工艺参数对覆管和基管壁厚分布的影响。 方法 通过有限元仿真技术和实验相结合,对铜和铝两种材料的双金属管进行旋压复合成形过程受力情况以及壁厚变化进行研究。结果 覆管由于受力面积小于基管,导致各自承受的应力具有明显差异。另外,在双金属管旋压复合时,覆管屈服强度需大于基管,否则基管不会发生减薄塑性变形。在Cu/Al双金属管旋压过程中,随着压下量的减少,双金属管的减薄以覆管为主;随着旋轮安装角的减小,双金属管的减薄以基管为主。结论 通过对压下量和旋轮安装角的优化,可实现对覆管和基管壁厚分布的良好控制。     

异质双金属复合管的弯曲工艺研究进展

发展异质双金属复合管的塑性弯曲成形工艺,是工业技术发展的必然趋势。目前有关双金属复合管弯曲行为的研究,大部分还属于材料性能测试性研究,只有少量文献尝试了异质双金属复合管的推弯、压弯成形工艺。研究发现:基-覆管界面分层、截面畸变和起皱是双金属复合管弯曲过程中频频出现的成形缺陷,且这三者之间存在耦合作用;可以通过合理的内腔填充(如施加一定的内压力,采用合理的芯模)来抑制双金属管的起皱行为;加载力对覆管的作用传递,容易因为界面层的存在而受到阻碍。而绕弯成形过程中作用在管坯上的力,分布均匀、加载位置合理,因此,绕弯成形适合弯曲塑性较好、对力的加载条件要求较高的异质双金属复合管件。近年来,由于弯管不仅要发挥传统的功用,还要满足设计性能、安装空间及轻量化上的要求,发展高精度小半径弯曲的异质双金属复合管弯曲成形技术,已经成为先进制造业发展的必然要求。     

Bidirectional Flow Forming of Polypropylene Pipes

The single directional flow forming process has been modified in the present study such that bidirectional flow forming of polypropylene pipes can be carried out. The process enables the polymer chains across the pipe thickness to be aligned in two different directions. Instead of having free turning rollers, flow forming was conducted using a roller driven by motor such that at the point of contact, the roller and the mandrel are turning in opposite directions, To assist the material to shear, the external surface of the pipe ahead of the roller was heated to the forming temperature of the material by hot air from a heating gun while the internal material remained unheated. Tensile tests of the bidirectionally flow formed pipes showed that although the elongation at break was somewhat lower than that from single directional flow forming, the ultimate tensile strength in the direction perpendicular to the helix was significantly increased. This resulted in pipes that were overall more balanced in mechanical properties than those from single directional flow forming.