管材液压成形技术的发展——从前8届国际塑性加工会议看管材液压成形技术的发展

文章回顾了前8届国际塑性加工会议论文集中关于管材液压成形方面的文献,发现,早期的管材液压胀形技术内压较低,后来发展到可同时实现超高压和轴向补料;可成形零件的轴线由直线变为二维或三维空间曲线,种类大幅增加;适用于内高压成形的材料也由铝、铜、低碳钢等增加了不锈钢、铝合金、镁合金;同时热态内压成形技术也蓬勃发展起来。     

薄壁管件液压成形仿真研究

介绍了管件液压成形的基本原理及其相对传统工艺的优点,论述了管件液压成形有限元仿真的理论基础和方法.以薄壁管件为研究对象介绍液压仿真的一般实现过程,在计算机上预测了初始液压成形工艺方案可能产生的缺陷,提出了液压成形工艺方案的改进措施.研究表明,仿真技术为管件液压成形分析与模具设计制造提供了一种有效手段,有利于减少试模或修模次数.     

新型管材冲击液压成形装置的设计

针对常规的管材液压成形技术需要昂贵的专用设备及模具、生产效率低等不足,开发了一种简单实用、可在冲床或压力机上使用的管材冲击液压成形装置,可用于薄壁金属管材的自然胀形、轴压胀形和异形截面中空件的冲击液压成形。该装置无需外部高压供给系统和专用液压成形设备,通过撞击轴压头挤压容腔中液体的方式来为管材提供液压力和轴压力。通过设计轴压头的行程和调节溢流阀的溢流压力值等来实现最大液压力和轴向进给量的合理匹配,并以304不锈钢毛细管和H65黄铜毛细管为试验管材做了相关试验。研究结果表明:该装置结构简单、操作方便;可实现最大液压力与轴向进给量的协调控制;合理的载荷匹配能显著地提高管材冲击液压成形的成形性能;H65黄铜毛细管破裂时所需的液压力小于304不锈钢毛细管破裂时所需的液压力。     

合金钢管材液压成形试验机合模机构液压系统的设计与仿真研究

针对高强度合金钢管材液压成形试验机合模需求,设计了双作用四缸外挂及四立柱缸浮动的合模锁模结构及其液压系统。基于AMESim软件,建立了合模结构液压系统的仿真模型,并对该模型进行了仿真分析。结果表明:该系统能很好地满足四缸同步的实际需求,为液压系统的参数优化及控制系统的设计提供了参考。     

管材液压成形机理与汽车发动机托架成形实验

汽车发动机托架是典型的管材液压成形件,不能单道工序成形并且截面变化复杂。提高材料的塑性,从而提高难点部位的成形极限,是保证均匀、精确成形的关键。文章分析了液压成形机理、失效形式以及两者之间的关系,研究并解决了多工序成形时加工硬化的影响,成功地成形了某汽车发动机托架。经过壁厚测试,证明零件的成形质量符合要求。     

基于LabVIEW的管材液压成形设备测控系统设计

以LabVIEW为开发平台,结合管材液压成形的技术特点,设计管材液压成形设备的测控系统。以工控机作为上位机,PLC作为下位机,通过OPC服务完成上下位机的通信,完成测控系统设计,实现了对液压成形设备的数据采集与控制、成形工艺曲线控制与显示和数据存储。实验表明,测控系统能完成预期的目标,采集到的数据与设定基本一致,成形过程稳定,得到壁厚均匀的零件。该方法具有良好的软件交互界面,工作可靠,可扩展性强等特点。     

弯曲预成形和液压成形对汽车装饰尾管壁厚分布的影响

针对某乘用车排气管路中的薄壁装饰尾管的整体制造难题,开展AISI 304不锈钢管材的弯曲预成形及液压成形工艺研究,从而进一步提高该产品的成形质量与成形效率。利用Dynaform软件,首先,研究弯曲预成形工艺对管材壁厚分布的影响规律,再基于此结果,完成在不同加载方式下的管材液压成形分析。结果表明:弯管Δd值较小时,管材第2次弯曲区域的减薄率有降低的趋势,并且随着Δd值的减小,这种趋势更加明显;基于所选定的Δd值,进行了液压成形有限元模拟,相比于线性加载方式,脉动加载使成品件易破裂区域的最大减薄率由17.6%降为12.1%,并且壁厚分布更为均匀;模拟与实验结果基本保持一致,最大偏差值为2.17%,成形出的零件无开裂倾向,且外观尺寸满足要求。     

管件液压成形中加载路径的优化设计方法研究

确定合理的加载路径是管件液压成形工艺设计的关键。文章较为系统地介绍了管件液压成形中加载路径的优化设计方法,比较分析了各种方法的优缺点与适用对象,讨论了研究过程中存在的主要问题和研究的发展方向。     

应用JSTAMP／NV的管材液压成形案例仿真

为有效地预测管材液压成形过程中存在的问题,比如：制件在外侧过度减薄和内侧起皱,用JSTAMP／NV对汽车副车架液压成形工艺过程进行有限元模拟分析,得出各工序的仿真结果。应用逆向求解器Hystamp仅需直接指定管坯的尺寸参数、材料和弯曲工艺参数即可自动执行弯曲仿真计算并可在几秒内获取弯曲仿真的结果;应用LS—DYNA执行预成形和液压成形工序仿真的计算,需设定液压成形工序的工艺参数,包括液压加载的曲线和方向以及轴向进给位移。JSTAMP／NV能有效模拟管材液压成形工艺过程并预测成形过程中在变形区出现的屈曲、起皱和破裂等缺陷,可以为工艺试验提供指导。     

薄壁金属管脉动液压胀形模具装置及试验研究

构建了脉动液压加载试验平台及模具装置,研究了脉动加载条件下薄壁金属管的韧性破裂行为,基于应变速率变化准则构建了成形极限图。比较分析了薄壁金属管在简单线性载荷和脉动液压载荷下的变形规律,分析了零件的质量、不同频率和振幅对薄壁金属管最大胀形高度和成形均匀性的影响,揭示了脉动液压加载条件下薄壁金属管的胀形机理,并总结了变形规律。     

异型变径管内高压成形有限元模拟

通过建立相应的内高压成形有限元模拟模型,用Dynaform有限元分析软件进行模拟分析,研究了异型变径管成形的工艺特点、变形特征及成形参数对成形质量的影响。模拟结果表明,当变径管直径变化率较大时,自由胀形很难成形出理想成品,需采用轴向补料。采用合适的内压加载路径与轴向补料的配合方式能够显著控制起皱、破裂缺陷的产生,使较复杂的异型变径管顺利成形,成形质量较好。     

Loading path optimization of tube hydroforming process

Optimization methods along with finite element simulations were utilized to determine the optimum loading paths for closed-die and T-joint tube hydroforming processes. The objective was to produce a part with minimum thickness variation while keeping the maximum effective stress below the material ultimate stress during the forming process. In the closed-die hydroforming, the intent was also to conform the tube to the die shape whereas in the T-joint design, maximum T-branch height was sought. It is shown that utilization of optimized loading paths yields a better conformance of the part to the die shape or leads to a higher bulge height. Finite element simulations also revealed that, in an optimized loading path, the majority of the axial feed needs to be provided after the tube material yields under the applied internal pressure. These results were validated by conducting experiments on aluminum tubes where a good correlation between the experimental results and simulations were obtained.     

Improvement of Formability by Oscillation of Internal Pressure in Pulsating Hydroforming of Tube

A new history of internal pressure in the hydroforming processes of tubes is developed to attain high formability. The effect of improvement of formability by the oscillation of internal pressure in a pulsating hydroforming process of tubes is examined using both finite element simulation and experiment. The deformation behaviour during the hydroforming is greatly affected by the oscillation of internal pressure. For a monotonic history of small internal pressure, the wrinkling was caused by insufficient bulging, whereas the necking and bursting occurred for a monotonic history of large internal pressure. The occurrence of these defects can be avoided by oscillating the internal pressure in the pulsating hydroforming. The improvement of formability in the pulsating hydroforming is due to both low pressure and oscillation of pressure. The effects of the amplitude and cycle number of pressure in the pulsating hydroforming on the deformation behaviour are investigated. It is found the oscillation of internal pressure is effective in preventing the occurrence of defects.     

加载路径对变径管内高压成形影响的模拟研究

基于Dynaform有限元模拟软件,在获得合适总轴向进给量以及最大内压力的基础上,重点探讨了轴向进给路径以及内压力加载路径对变径管内高压成形的影响。结果表明：按照前段进给速度大于后段进给速度的双线性轴向进给方式进给能得到一条最优的轴向进给路径;梯形内压加载方式的成形结果要明显优于线性内压加载方式,且当内压区间为40～60MPa时,梯形内压加载方式的成形结果达到最优化。     

管材外高压成型工艺研究现状及应用

管材液压成型是一种生产中空轴类零件的成型技术,其在汽车和航空领域有广泛的应用前景.本文介绍了一种新的液压成型工艺--管材外高压成型;并综述了外高压成型(EHF)的基本原理、外高压成型优点、研究现状、应用范围、适用材料.     

激励参数对脉冲涡流缺陷检测的仿真分析

脉冲涡流检测技术是一种新兴的电磁无损检测技术,激励参数与脉冲涡流检测灵敏度、涡流渗透深度密切相关,选择合适的激励参数十分必要。采用COMSOL有限元仿真软件建立了脉冲涡流圆柱型探头的有限元模型,分析了不同幅值、不同占空比以及幅值与时间的乘积相同的情况下,对金属部件表面下缺陷检测的影响。通过有限元仿真分析,提出增大激励幅值可以提高检测的灵敏度,增大占空比可以提高涡流的渗透深度的结论。该结论为工程实践金属内部缺陷检测提供了一定的参考价值。     

管材内高压胀形的实验研究与数值模拟

介绍了管材无模轴压胀形的实验,研究表明,适度的褶皱有助于提高成形极限。有限元数值模拟显示,随着内压—轴压匹配模式的改变,内压增长率对褶皱的演化表现出不同的影响效果。针对管坯—模具间摩擦对T型管复合胀形成形性的影响,分别从实验和有限元数值模拟两方面进行了研究。     

脉冲涡流矩形传感器的方向特性仿真分析

脉冲涡流检测技术是一种新兴的电磁无损检测技术。目前广泛使用的圆柱型涡流探头在各向异性金属材料检测方面存在一定限制,而矩形探头对各向异性金属材料的电导率检测优势明显。采用COMSOL有限元仿真软件,建立了矩形探头有限元仿真模型,对矩形探头的方向特性,即竖直放置和水平放置检测效果进行了仿真分析。通过对比不同方向的检测灵敏度,得出矩形传感器的放置方式体现了它的方向特性的结论,为使用脉冲涡流矩形探头实际检测缺陷或应力提供了参考价值。     

板料液压成形的数值模拟研究

首先对板料液压成形技术相关知识进行了介绍,接着以阶梯圆筒形制件的液压拉伸数值模拟仿真为例,采用DYANFORM软件来说明应用数值模拟技术对板料液压成形过程进行有限元分析的具体步骤。最后,分析了板材液压成形数值模拟的特点并对板料液压成形数值模拟技术的发展趋势进行了展望。