小弯曲半径薄壁不锈钢管推弯成形工艺研究

相对弯曲半径越小,壁厚越薄,管材弯曲成形的成形难度越大。本文针对外径D = 86 mm,壁厚t = 0.8 mm,弯曲半径1 D的小弯曲半径不锈钢管开展了推弯成形工艺研究。基于有限元与实验相结合的方法,探究了管坯几何结构、反推力以及润滑方式对弯管成形质量的影响,结果表明:推弯成形管坯应采用补偿端头减少弯曲内侧材料堆积,避免起皱,对于90˚的目标弯管零件,45˚的补偿端头最为合适;反推力过小时,支撑力不足易起皱,反推力过大会导致摩擦增加阻碍弯曲内侧材料流动,增加起皱风险;通过分区域润滑,针对性调节材料流动,能够减少弯曲内侧增厚起皱风险。

5B02铝合金管件直角推弯成形壁厚均匀性

基于ABAQUS有限元软件平台建立5B02铝合金管件90°推弯成形有限元模型,并进行成形过程的有限元模拟。将模拟结果与实验结果进行对比,结果表明,两者形貌、弯曲部位壁厚分布一致,验证有限元模拟的可信性。通过分析不同成形阶段弯曲内侧与外侧的金属流动与应变场,揭示出5B02铝合金管件90°推弯成形后壁厚分布不均匀的机理。利用模拟方法对比研究内压大小(填料的弹性模量)对壁厚分布的影响,找出了有益于壁厚均匀分布的工艺条件,为实际生产中5B02铝合金管件经90°推弯工艺后壁厚均匀性的控制提供理论依据。

大口径厚壁弯管的局部感应加热推弯成形的有限元建模研究

局部感应加热推弯成形技术是制造大口径厚壁弯管的重要方法。基于COMSOL多物理场有限元模拟软件,建立了可靠的大口径厚壁管感应加热推弯成形过程三维有限元仿真模型,实现了电磁-热-力多场耦合的模拟,避免了空气域边界造成的电磁反射波对感应加热的影响,并研究分析了弯管温度与应变的分布规律。结果对有效提升大口径厚壁弯管局部感应加热推弯成形具有指导意义。

厚壁热煨弯管局部感应加热推弯成形技术研究现状

局部感应加热推弯成形技术是成形高强油气输送管道中厚壁弯管的重要方法。然而,厚壁热煨弯管局部感应加热推弯成形是一个集几何、物理和边界三重非线性为一体的复杂成形过程,具有电磁-热-力多物理场耦合、非稳态和非等温的变形特征。为了有效促进该技术的完善和推广应用,分别从宏观和微观角度评述了厚壁热煨弯管局部感应加热推弯成形技术的国内外研究现状,进而指明了其未来重点发展方向。

填充低熔点合金的小直径5A02管推弯成形

为提高推弯过程中小直径弯曲半径薄壁管的成形质量,改善推弯过程中低熔点合金和管材材料的流变行为,以填充介质为低熔点合金的ID弯曲半径小直径薄壁铝合金管为研究对象,采用ABAQUS有限元数值模拟软件分析均匀润滑和差异化润滑对低熔点合金和管材材料流动的影响,以优化弯管成形质量,并进行实验验证。结果表明:均匀润滑可增加管直端伸出量,但低熔点合金和管材材料流动不匹配,管壁难以与模具型腔贴合。差异化润滑可改变管坯与低熔点合金不同区域的摩擦力大小,有利于调控两者材料合理流动,改善管壁壁厚分布,提高弯管成形质量。

矩形截面L形不锈钢弯管冷推弯成形工艺研究

U形管是聚变堆实验中比较重要的一类管件,但其整体成形难度比较大,研究了U形管的一半,即矩形截面L形管件的冷推弯成形。为了防止管坯起皱,在推弯过程中,使用了3种不同的柔性芯棒形式:低熔点合金、轴承滚珠、聚氨酯橡胶。实验结果表明,采用低熔点合金芯棒,在管坯表面润滑、尾部焊接封口的情况下,可获得截面畸变小、尺寸符合、内表面品质良好的矩形截面L形弯管。聚氨酯橡胶作为芯棒的弯管弯头部分出现了内凹现象,轴承滚珠作为芯棒的弯管虽然外表面品质良好,但内表面却出现了很多压痕。

大径厚比不锈钢管小弯曲半径推弯成形缺陷影响因素研究

针对Φ60 mm×1 mm的1Cr18Ni9Ti薄壁管进行推弯成形数值模拟和试验,研究了其1D弯曲半径推弯成形缺陷。讨论了管坯α坡口的大小、聚氨酯填块厚度和硬度、反推力大小以及润滑方式对推弯成形缺陷的影响。结果表明,α角增大,有利于弯管内侧材料的流动,减少弯管弯曲内侧起皱的风险;聚氨酯填块的厚度小、硬度不足,易引起弯管起皱与端口畸变;当反推力F2增大到70 MPa时,弯管与模具间的摩擦力增大,管的弯曲内侧起皱;反推力F2减小为20 MPa时,支撑弯管的内压不足,导致弯管失稳塌陷与端口畸变;对小弯曲半径管推弯成形采用差异化润滑,能抑制起皱和端口畸变。模拟结果与试验结果较为吻合。

基于DEFORM小半径薄壁管推弯成形工艺及有限元分析

介绍小半径薄壁管材内胀推弯成形工艺。利用DEFORM建立了合理的有限元模型,分别对无芯推弯与内胀推弯成形过程进行有限元分析,分析了2种推压成形方案的模拟结果,内胀推弯成形工艺较好地解决了弯管过程中容易出现的减薄、起皱、椭圆度大的问题,对实际生产具有一定的借鉴意义和参考价值。

LF2M铝合金薄壁管1D弯曲半径推弯成形研究

为探究LF2M铝合金薄壁管1D(D为管材外径)弯曲半径推弯成形规律,首先开展LF2MΦ32×1.0管材推弯试验,研究聚氨酯橡胶填块厚度和管坯润滑方式对成形的影响;其后,增选LF2MΦ22×1.0、LF2MΦ40×1.0两种规格管材,探究径厚比对推弯成形的影响。结果表明:聚氨酯橡胶填块厚度太大,不利于弯曲内弧面贴模;聚氨酯橡胶填块采用分块式比整体式更利于柔性顶杆推力传递及管壁贴模;对管坯进行差异化润滑可避免起皱,加大管坯A区域润滑,不仅可改善壁厚分布,亦可增加直端推出量;径厚比越小的管材,弯曲后外弧面越不易减薄,其内弧面增厚和直端推出量越大。

GH4169高温合金薄壁管1D弯曲半径冷胀推弯成形研究

基于冷胀推弯成形技术,设计制造了高温合金管冷胀推弯成形模具,并借助数值模拟分析了1D弯曲半径高温合金管冷胀推弯成形过程的变形特点。提出采用不同性能聚氨酯组合填充的方式,成功解决了高温合金管冷胀推弯过程中的塌陷问题。从聚氨酯填料、顶缸压力、润滑条件(摩擦)3个方面得出了GH4169–G52×1.0规格高温合金管冷胀推弯的最优工艺条件。通过试验验证了工艺参数的准确性,实现了高温合金管冷胀推弯成形的工程化应用。

小半径薄壁管材内胀推弯成形工艺分析及模具设计

对φ10 mm×1 mm、φ20 mm×1 mm和φ30 mm×1 mm等3种规格管件进行拉弯、滚弯以及数控弯曲工艺实验。结果表明,推弯加工成形工艺可以解决弯管内侧起皱、减薄以及椭圆度大的问题,弯管端部的收缩现象有所改善。

某低温风洞S03钢弯刀热推弯成形工艺

针对弯刀传统锻造成形工艺需要复杂的工装、大吨位钢锭和较多锻造火次,且经济性较差、质量风险难以控制等难题,设计了配套引导工装和中频感应线圈,采用热推弯成形工艺研究不同材质、不同缩比下的弯刀成形工艺,并获得了理想的效果。热推弯成形过程中,弯刀成形平稳、速度快且精度高,力学性能满足要求,并且所需毛坯吨位小,具有较大的技术和经济优势。同时,在1∶6和1∶2弯刀缩比件的工艺研究中所积累的热推弯成形工艺各环节的关键工艺参数,可为1∶1全尺寸弯刀热推弯成形提供技术支撑,为弯刀成品件的成形探索了一条新途径。

双连续弯曲半径铝合金管件推弯成形可行性分析

针对焊接结构降低双连续弯曲半径管件力学性能的缺点,提出利用推弯模具限制成形的特点进行该类管件成形,并对其可行性进行分析。根据单弯曲半径推弯的经验,设计双连续弯曲半径推弯模具型腔,在Forge 3D软件中建立有限元模型,分别模拟有、无内置芯模与管坯端头预倒角的3种工况的成形过程,并对模拟结果进行分析。研究结果表明,芯模和端头预成形分别起到支撑和引导金属流动的作用,两者缺一不可。结合良好工艺条件下的推弯验证试验可得,双连续弯曲半径铝合金管件推弯成形的横截面畸变能够得到有效抑制,该成形方法是可行的。

大径厚比不锈钢弯管内胀冷推弯成形数值模拟及实验研究

通过对规格为Φ70 mm×2 mm的不锈钢管进行内胀冷推弯成形数值模拟和实验研究,讨论了管坯结构、聚氨酯填块填充方式、反推力大小及润滑方式对弯曲角度为118.5°的大径厚比不锈钢弯管成形质量的影响。结果表明:管坯采用补偿端头结构可有效抑制弯曲内侧的材料堆积增厚,降低弯曲内侧的起皱风险;与冲头相接触的聚氨酯填块厚度为30 mm、其余聚氨酯填块厚度为15 mm时,填块的支撑效果更好且更有利于力的传递;反推力会影响内压及材料流动,反推力过小时,管坯内压不足,弯曲内侧不贴模且出现起皱现象,反推力过大时,摩擦力也相应增大,不利于内侧材料流动,会导致材料堆积引起管壁弯曲内侧起皱;弯管成形时摩擦力直接影响材料流动,采用分区域润滑的方式可改善管壁弯曲内侧的材料流动,有效减小管壁弯曲内侧的起皱风险,并有利于提高直端推出量。

采用小弯曲半径弯头反向推直与正向推弯的管坯设计方法

采用数值模拟技术对小弯曲半径弯头(1D)进行反向推直以获得弯头推弯成形时管坯的近似尺寸,并进行优化;在此基础上,采用正向成形法对优化管坯进行推弯模拟与试验验证,最终得到较为精确的管坯尺寸。以管径为φ32mm×1mm的LF2M铝合金管材进行小弯曲半径弯头成形为例,首先对弯头产品尺寸进行反向推直模拟,获得推直管坯尺寸后,进行优化与正向推弯模拟验证,最终对优化的精确管坯进行推弯成形试验,结果显示:通过反向推直与正向推弯模拟相结合获得小弯曲半径弯头推弯成形管坯尺寸的方法具有较高的可靠性,并得到了管径为φ32mm×1mm的LF2M铝合金管材进行高难推弯成形时的管坯尺寸与成形零件。

基于不同润滑方式的1D弯曲半径薄壁铝合金管推弯数值模拟和实验研究

为改善1D弯曲半径的LF2M薄壁铝合金管在推弯中的材料流动状态,基于Abaqus有限元数值模拟,对尺寸为Φ40 mm×1.0 mm的LF2M薄壁铝合金管在均匀润滑和差异化润滑方式下的冷推弯过程进行模拟,分析润滑方式对管直端伸出量的影响,并进行了实验验证。结果表明,均匀润滑方式即减少管坯外表面的摩擦力可以增加成形弯管的直端推出量,改善管壁表面质量,但摩擦力过小会使材料流动过快,导致管壁难以贴模成形或弯曲内侧失稳起皱。差异化润滑方式可改变管坯不同区域的摩擦力大小,促进材料合理流动,增大弯管的直端推出量,改善弯曲内外侧壁厚分布不均等问题。

薄壁小弯曲半径钛合金管材弯曲技术研究

钛合金管材弯曲成形是一项复杂的型材成形技术,尤其是薄壁小弯曲半径管材,内弧起皱和外弧拉裂、减薄等成形缺陷很难克服。针对某型发动机钛合金薄壁管件的特点,采用推弯成形工艺,并通过试验获得了满足设计要求的零件。结果表明,推弯成形工艺很好解决了钛合金薄壁小弯曲半径管材外弧减薄、断裂等问题,成形零件精度高,表面质量好。

平面螺旋线材的成形技术研究

金属线材成形零件种类繁多,其加工成形受到几何参数变化、材料特性等不同因素影响,致使加工精度难以准确控制。针对平面螺旋线材零件的圆弧半径变化现象提出了一种基于迭代思想的误差修正方法。通过分析加工对象的几何特性,建立了线材成形半径、弯曲角度以及线材送料长度三者之间的几何关系模型,建立了加工时送料轴与推弯轴的函数关系;以等半径线材圆弧零件的成形工艺为例,提出了平面螺旋线材的半径误差修正方法,并进行了试验加工,该方法能够有效提高线材加工精度。