电辅助5A02薄壁管缩口增厚成形数值模拟与实验研究

提出了管坯前端通电、后端冷却的电辅助铝合金薄壁管缩口增厚成形方法,建立了电辅助5A02铝合金薄壁管缩口增厚成形有限元模型。为研究管坯通电预热时间、成形时的温度分布以及电流密度对增厚厚度的影响,进行了多组有限元模拟。模拟结果显示,管坯温度沿轴向递增,电流密度与增厚厚度呈正相关关系,并得到了不同电流密度下对应的成形前预热时间。开展了电辅助5A02铝合金薄壁管缩口增厚成形实验,结果显示,实际温度分布与模拟结果基本相符,提高电流密度可加大增厚厚度,获得了增厚比达280%的5A02铝合金缩口增厚管,实验结果与有限元模拟结果基本相符。

5A02铝合金管材缩口增厚的影响显著性及成形规律研究

基于DEFORM有限元模拟软件建立了5A02铝合金管材缩口增厚有限元模型,采用正交试验设计模拟方案,研究管坯壁厚、管坯直径、模具锥角和进给速度对铝合金管缩口增厚过程增厚区平均壁厚和壁厚标准差的影响显著性及成形规律。结果表明:管坯壁厚对增厚区平均壁厚和壁厚标准差的影响最大;管坯壁厚越大或进给速度越快,工件增厚区平均壁厚越大;较大或较小的模具锥角和管坯直径均不利于工件增厚区平均壁厚的增加。此外,管坯壁厚、模具锥角、管坯直径或进给速度越小,工件增厚区的壁厚标准差越小。通过正交优化方法获得了一组最优参数,即进给速度1 mm·s^(-1)、模具锥角12°、管坯直径Φ22 mm、管坯厚度2 mm,最后验证了该组参数的准确性和可靠性。

超声振动-电脉冲耦合铝合金薄壁管缩口增厚成形

在航空器中,使用缩口增厚管螺纹的连接方式,可以改善传统缩口拉杆铆接带来的增重问题。管件增厚率是缩口增厚成形的重要指标。为进一步增加缩口增厚管的厚度,提出了超声振动-电脉冲耦合缩口增厚成形方法,首先进行了5A02铝合金薄壁管电脉冲耦合缩口增厚成形实验,发现提高电流强度有利于提升管材温度、减小成形抗力、改善管件的屈曲缺陷,以及增加管件厚度;进一步地,开展了超声振动-电脉冲耦合作用下5A02铝合金薄壁管缩口增厚成形实验,结果显示,施加超声振动的管件更早进入增厚成形阶段,成形后增厚区的平均增厚率、增厚区与缩口区的平均增厚率之差更大,说明超声振动与电脉冲耦合工艺利于增厚成形。