有限元模拟技术在管件液压成形中的应用

介绍了管件液压成形数值模拟技术的研究进展,并结合实例对轴对称零件和非对称零件的管件液压成形的模拟结果进行了分析,揭示了数值模拟不仅能准确地反映管件液压成形过程,预测成形缺陷和给出壁厚分布,而且可以方便地调整内压与轴向位移的匹配关系,以获得最佳的加载路径,最后指出了管件液压成形数值模拟技术的发展方向.     

基于凸形集磁器的管件电磁胀形电磁力及成形性分析

针对传统管件电磁胀形存在的壁厚减薄以及轴向变形不均匀的现象，提出了基于凸形集磁器的管件电磁胀形方法，通过调控径向电磁力分布以及轴向电磁力协同加载，为同时改善管件的壁厚减薄量过大和轴向变形不均匀提供了新的技术途径。为验证成形有效性，利用COMSOL软件构造了管件二维轴对称电磁-结构耦合模型，对比分析了有无凸形集磁器时径、轴向电磁力分布、轴向变形均匀性和壁厚减薄量变化，并研究了凸形集磁器内外壁高度对管件成形的影响。结果表明，相较于传统管件胀形，新成形方法下管件轴向变形均匀性提高了4.2倍，壁厚减薄量减小了33%。     

5A02铝合金管件磁脉冲冲击弹性介质成形试验

提出管件磁脉冲冲击弹性介质成形技术,研究了放电能量、成形温度、复合成形等对5A02铝合金管件成形的影响规律。室温下,管件的变形程度随着放电能量的增加而增加(放电能量为7 kJ时,膨胀率为24%,壁厚减薄率为22%),并且最大变形位置随着放电能量的增加逐渐向中心靠近(放电能量为7 kJ时,最大变形位置位于中心区域)。当放电能量一定时,调节成形温度(25～150℃),变形管件的最大直径无明显变化,表明在磁脉冲冲击高速率成形过程中,成形温度在25～150℃范围内对5A02铝合金管件的变形影响较弱。探究了室温磁脉冲冲击弹性介质预变形与准静态成形(成形温度为100和150℃)的复合成形对5A02铝合金管件成形的影响,结果表明,复合成形较单独的准静态成形和磁脉冲冲击弹性介质成形更易于使管件获得更大的变形程度以填充模具。     

小直径管件电磁成形的响应面优化

管件电磁成形过程中，由于电压过高导致管件破裂，或者电能转换成不必要的光能和热能等形式的能量从而导致变形量或成形不均匀的问题，使得电磁成形的成功率较低。为了提高小直径管件的成形质量与成形效率，通过响应面优化和中心复合实验设计方法对电磁成形工艺进行优化。采用中心复合实验方法，将加载电压、管件长度、管件材料作为因素，分别设置加载电压为5500、6500和7500 V,采用长度为18、45和65 cm,材料为3003铝合金、6063铝合金和2024铝合金的小直径管件，通过拟合回归方程并进行方差分析，最后得出材料为6063铝合金、管件长度为52 cm、加载电压为6000 V为最优解。     

管件电磁渐进胀形的数值模拟及成形均匀性

文章将渐进成形的思想融入到传统的管件电磁胀形工艺中,提出管件电磁渐进成形的新工艺,即采用小尺寸线圈,通过移动多次成形的方式成形长管件。提出了适合于管件电磁渐进胀形工艺的顺序耦合数值模拟方法,并与一次放电、两次放电、三次放电的实验结果进行对比,模拟结果与3组实验数据均吻合。采用数值模拟的方法,进一步研究重叠率和成形顺序对管件变形均匀性的影响,研究结果表明,重叠率为50%、成形顺序为b→c→a时,可获得最佳的成形均匀性。电磁渐进成形技术应用于管件胀形工艺中具有可行性,对实际生产具有指导意义。     

C22哈氏合金管的液压成形研究

针对C22哈氏合金管在实际生产中成形难度高、成形精度低、产品一致性差等问题，采用液压成形方式替代拼焊工艺，实现了异形管的整体成形。以弯曲管材为坯料，构建管材液压成形的有限元模型。通过有限元模拟及其实验验证，优化了影响管件壁厚变化率的侧推补料量，获得侧推补料量最优参数；对比成形区管壁变薄和起皱的情况，通过仿真与结果对比实验，获得最佳充液压力参数。研究结果表明：充液压力与侧推补料量的优化，可以显著提高管件的成形性能。将有限元模拟确定的充液压力和侧推补料量应用于实际生产，获得了符合技术要求的管件。     

钛合金连接管件内径滚压成形的数值模拟

采用有限元软件DEFORM3D对U型套管形状钛合金连接管件内径滚压成形过程进行了三维刚塑性有限元模拟，得到变形区的速度场，以掌握管壁金属产生塑性变形填入套管凹槽的成形行为。井对影响连接件性能的齿槽尺寸、压下量进行了模拟，这对分析连接件密封质量具有一定的指导意义。     

大口径5A06铝合金带焊缝波纹管电磁成形工艺机理

针对大口径5A06铝合金带焊缝波纹管采用传统工艺成形困难的问题，开展了带焊缝波纹管电磁成形工艺机理的研究。基于有限元软件LS-DYNA R8建立了大口径5A06铝合金带焊缝波纹管电磁成形有限元模型。基于电磁成形过程中管件成形过程、所受电磁力分布和变形历史的分析揭示了带焊缝波纹管电磁成形工艺的成形机理。结果表明，在带焊缝波纹管电磁成形过程中，管件发生多次“碰撞—反弹”的周期性变化，焊缝处材料的变形略微早于母材；管件受到的电磁力沿厚度方向由内到外逐渐降低；碰撞效应引起管件的能量损耗与应力释放，管件反弹量随着碰撞后应力的重新分配逐渐减小，进而实现带焊缝波纹管的高精度成形。     

多缝隙集磁器的磁脉冲管件缩径成形及连接

磁脉冲管件缩径是金属管件与金属或者非金属管件、杆件连接时使用的一种高速成形工艺。集磁器能显著提高磁脉冲的焊接效率。传统集磁器中通常存在一个缝隙,用于改变感应电流流向,进而调控磁力分布。缝隙的存在使得电磁力在周向上分布不均,靠近缝隙处的区域难以焊接,这种缺陷降低了磁脉冲管件缩径的周向均匀性。为了提高磁脉冲管件缩径的均匀性,提出了一种多缝隙集磁器结构,并研究了缝隙数目N对磁脉冲管件缩径性能的影响,最终通过电磁力分布与成形结果确定了N=4为较好的工艺参数。结果表明,带有多缝隙集磁器的磁脉冲管件缩径系统能够显著提高管件自由缩径与磁脉冲焊接周向成形的均匀性。     

不锈钢薄壁三通管件冷挤压成形工艺

通过对不锈钢薄壁三通管件冷挤压成形工艺进行的大量试验，提出了薄壁不锈钢三通管件冷挤压成形的模具结构形式，分析了工艺参数，介绍了降低成本、提高模具寿命的工艺方法。     

组合摩擦对厚壁管件压弯成形的影响

在阐述了厚壁结构管件填充介质压弯成形工艺的基础上,建立了管件压弯成形过程有限元模型,研究了内外摩擦因数对管材弯曲成形过程中应力应变、成形载荷以及管壁厚度变化的影响。数值模拟结果显示:摩擦是影响管件成形的重要工艺参数。在管件的压弯成形过程中,摩擦力影响变形区的应力分布和金属流动,当选择适当的摩擦因数组合时,管件受到的应力与成形力均较小,壁厚均匀性较好。     

内高压成形技术现状与发展趋势

介绍了内高压成形原理，工艺分类、优点、应用范围和适用材料，综述了国外内高压成形在工业领域尤其汽车工业的应用情况，给出了用内高压成形制造的典型结构件、枝杈管件、异形管件和空心轴类件。详细介绍了国内研制的400MPa内高压成形机参数及在该设备上试制的铝合金管件、不锈钢管件、空心阶梯轴和轿车后轴纵臂等内高压成形件。最后指出内高压成形需要深入研究的课题和发展趋势。     

不锈钢金属定子衬套液压成形回弹特性

金属管件塑性成形过程中不可避免地存在回弹问题,导致零件的实际成形尺寸产生偏差,影响零件的制造和装配精度。综合考虑摩擦润滑、管件尺寸、材料力学参数、加载路径和加载压力等参数,建立金属定子衬套液压成形数值模型,分析成形管件回弹对等壁厚金属定子衬套成形质量的影响。结果表明,选用304不锈钢成形金属定子衬套,其回弹量对成形管件壁厚分布和截面位移影响较小,但是卸载后,成形管件等效应力大幅降低,从而降低了成形管件内部的残余应力。因此,采用管件外高压成形方法加工金属定子衬套,可以获得尺寸精度满足要求的等壁厚金属定子衬套。为金属定子衬套实际选材和模具设计提供了理论参考。     

内高压成形技术现状与发展趋势

介绍了内高压成形原理、工艺分类、优点、应用范围和适用材料，综述了国外内高压成形在工业领域尤其汽车工业的应用情况，给出了用内高压成形制造的典型结构件、枝杈管件、异形管件和空心轴类件。详细介绍了国内研制的400MPa内高压成形机参数及在该设备上试制的铝舍金管件、不锈钢管件、空心阶梯轴和轿车后轴纵臂等内高压成形件。最后探讨了内高压成形需要深入研究的课题和发展趋势。     

电磁校形过程中磁场力耦合模拟分析

管件磁脉冲校形是指利用电磁成形工艺使管件在磁脉冲力的作用下高速撞击模壁并贴模的一种先进校形工艺。目前。电磁成形工艺中应用较多的是管件电磁胀形、缩颈以及平板成形，而管件校形工艺及理论研究很少。本文提出了一种基于ANSYS重启动分析的电磁一结构强耦合模型。模型考虑了管件变形对磁场计算的影响，能够准确的模拟电磁成形过程，并有效的避免了空气网格畸变对结构变形的影响。分析了电磁校形过程中管坯不同变形状态下系统的磁场力大小及分布。讨论了管件中最大磁场力的发生时刻，给出了模具中的涡流及磁场力的分布。     

薄壁不锈钢管件滚弯成形工艺有限元分析

应用ANSYS有限元分析软件中的LS-DYNA求解器,对薄壁不锈钢管件弯曲成形过程进行了弹塑性数值模拟.通过对管件弯曲角度试验结果与模拟值的对比分析,证明了建立管件有限元模型的正确性.在此基础上分析了管件滚弯过程的应力、应变,揭示了其成形时的塑性变形流动规律及其对管件质量的影响.结果表明,薄壁不锈钢管件弯曲冷成形的主要失效形式是内侧部分的起皱和外侧部分的失稳.     

不锈钢卡压式管件的成形工艺

基于建设部2001年颁布的《不锈钢卡压式管件》标准，介绍了三通、弯头、直通等型式管件的塑性成形模具、关键工艺流程及工艺参数。文中所介绍的模具及工艺均适用于大批量生产，且管件成形精度好，模具成本低，综合效率高。     

轿车发动机横梁内高压成形仿真研究

与传统冲压焊接工艺相比,管件内高压成形工艺具有成形精度高、质量轻、材料省等优点。因此,管件内高压成形技术成为从制造工艺上降低车身质量的主要途径之一。利用自制设备对简单管件进行内高压成形实验,并借助有限元软件对其成形全过程进行数值模拟,通过实验验证仿真结果的正确性和可靠性。基于此,对发动机横梁内高压成形过程进行仿真分析,主要研究摩擦因数、轴向补料路径对成形质量的影响规律。仿真结果表明:减小摩擦因数可有效降低发动机横梁壁厚减薄程度,轴向补料路径对其厚度分布影响较为明显。     

源自阿迪生迈金的先进管件成形技术

用户可以根据自己的要求，自由地、灵活地选择先进的管件成形设备，来自英国的阿迪生迈金管件为用户提供了成套的、系列化的管件成形解决方案。     

液电成形的实验研究

叙述了液电成形加工的特点和机理，对液电成形加工中拉伸、冲孔、复合工艺和管件胀形进行了实验研究。