工艺参数对大径厚比薄壁筒形件旋压成形质量的影响研究

内径偏差和壁厚偏差是评价筒形件旋压成形质量的重要指标。针对Hastelloy C276大径厚比薄壁筒形件,建立了三维弹塑性有限元模型,采用正交设计法安排试验,研究了减薄率、进给率、坯模间隙和芯模转数对反旋成形内径偏差和壁厚偏差的影响规律。研究表明:减薄率和进给率对成形质量影响显著,而坯模间隙和芯模转数影响相对较小。随着减薄率的增大,内径偏差和壁厚偏差增大;随着进给率的增大,内径偏差减小而壁厚偏差增大;随着坯模间隙的增大,内径偏差增大;随着芯模转速的增大,内径偏差先增大后减小。

2219铝合金热压缩时的流变应力本构方程

采用Gleeble-3180型热模拟试验机对2219铝合金进行单道次热压缩试验,研究了该铝合金在温度为200~350℃、应变速率为0.1~10.0s-1条件下的流变行为,建立了2219铝合金热压缩时的流变应力本构方程,并进行了试验验证。结果表明:2219铝合金的流变应力随应变速率的增大或变形温度的降低而增加;由Fields-Backofen本构方程计算得到的2219铝合金应力的变化规律与试验得到的相同,且应力计算值与试验值的相对误差小于5%,该本构方程可以较准确地描述2219铝合金的高温流变行为。

工艺参数对薄壁筒变薄旋压的表面残余应力的影响

针对Hastelloy C276大径厚比薄壁筒形件,建立三维弹塑性有限元模型,通过不同工艺参数(毛坯壁厚、减薄率、进给比)对其表面残余应力的影响进行分析,研究了筒形件变薄旋压残余应力的分布规律,提出了合理的旋压工艺参数范围,并通过旋压实验对仿真模型进行了实验验证。研究表明:壁厚越薄,残余应力的绝对值越大,变化幅度也越大;表面残余应力的绝对值随减薄率的增加而增加;随着进给比的增大,各向残余应力的变化情况都不相同,周向和轴向残余应力的绝对值随进给比的增加而增加,而径向残余应力相反。

薄壁筒减薄旋压成形的扩口现象研究

整体化成形高性能、高质量的屏蔽套是我国核电装备自主化制造急需解决的重大问题。通过有限元数值模拟的方法,针对薄壁筒旋压中的端部形变不稳定现象(扩口现象)的产生机理进行分析,研究壁厚及起旋位置对筒形件旋压中扩口高度的影响规律。分析结果表明,增加壁厚和使起旋位置远离端口时,扩口高度降低。提出了抑制端部扩径现象的工艺端口结构,并通过旋压成形实验进行验证。实验结果表明,增加合理的工艺端口结构可以有效抑制端部的扩径高度,提高旋压构件的整体刚度。

大径厚比薄壁封头多约束旋压成形方法

大型薄壁封头具有大径厚比、弱刚性的特点,利用传统旋压加工方法易出现起皱等失稳现象。依据中心约束旋压法的成形缺陷,从能量法及金属塑性变形理论方面提出了多约束旋压新工艺方案,分析表明:多约束多道次配合作用能够增加工件成形的约束能,有效抑制法兰外缘起皱现象,成形件径厚比大,表面光洁度良好。通过逆行工程软件Poly Works进行模型重构,得到实际加工样件母线方向的壁厚数据,其壁厚分布规律表现为两端欠减薄,中间部分过减薄,旋压终端由于约束作用,壁厚增厚明显。正负壁厚偏差比稳定在15%以内,壁厚均匀性良好。

薄壁封头电磁感应加热旋压工艺

火箭燃料贮箱薄壁球面封头,由于其具有大径厚比、弱刚性的特点,利用传统旋压加工方法容易出现封头结构失稳现象.提出薄壁封头电磁感应加热旋压成形的工艺方法,采用MSC.Marc有限元软件建立了薄壁封头加热旋压三维有限元仿真模型.研究了主要工艺参数——旋压温度T、进给率f和旋轮圆角半径r对封头壁厚均匀性的影响,以及温度场对法兰稳定性的作用.结果表明：在合理范围内,提高旋压温度、增大旋轮圆角半径和减小进给率可以提高成形件质量.最终确定优化工艺参数为：r=4 mm, f=1.35 mm·r-1, T=250~300 ℃.通过开展封头电磁感应加热旋压实验,验证了电磁感应加热旋压工艺方案能有效抑制法兰起皱并提高工件壁厚均匀性.