矩形薄壁金属管冷绕弯成型分析及改进设计

制造业轻量化技术的发展,使矩形薄壁金属管材得到了更多应用。本文借助有限元分析软件,仿真矩形大口径薄壁管绕弯成型过程,并提出一种新型的基于阿基米德螺线的芯头结构设计,来提高弯管成型质量。仿真分析表明其对改善截面畸变效果显著。对丰富管件绕弯成型方式、提高弯管质量具有重要意义。

Q235和Q345材料的异型管弯曲成型质量的仿真研究

由于管坯不同材料的力学特性的差异、热硬化指数、厚向异性系数以及延伸率都不同,使得不同强度钢材在弯曲成型过程中出现各种质量问题。为判断不同材料下不同截面大小的异型管弯曲不同角度成型时对管坯质量的影响,建立了Q235和Q345两种材料弯曲30°~90°的12种工况下的有限元模型。研究结果表明:同一截面尺寸的不同材料,对管坯中面高度缩减率和壁厚减薄率影响规律一致;不同截面尺寸大小的同一材料,其最大中面高度缩减率和最大壁厚减薄率数据相差甚大;临界弯曲角度为60°,超出临界弯曲角度,管坯截面尺寸小且大角度弯曲时,其最大壁厚减薄率呈急速加大趋势,此时严重影响管坯成型质量。

弯管成型截面畸变有限元数值仿真分析

管材数控绕弯精确成型技术是管材生产的重要手段,同时也是一个多因素耦合交互作用的复杂力学过程。加工过程中存在着截面畸变、起皱、壁厚变化和回弹等多个工艺问题,这些问题严重影响了管材的成型精度。利用有限元数值仿真的方法,模拟管材绕弯加工的工艺过程,通过大量计算,得到管材与模具之间的摩擦系数、压力和管材进给率等工艺参数对成型问题的影响规律,为生产实际提供指导,同时为后续对工艺参数的优化打下基础。为此,基于ANSYS/LS_DYNA建立了管材绕弯成型过程的有限元仿真流程。在此基础上通过有限元分析,对不同工艺参数下的管材绕弯加工过程展开大量计算,研究了工艺参数对截面畸变的影响规律。