金属薄壁管件外压缩径成形理论及实验研究

起皱失稳问题是空心薄壁类零件在加工和应用领域的主要瓶颈。基于此,对金属薄壁管件缩径成形过程中的弹塑性失稳规律进行研究,提出预测缩径褶皱、提高成形件质量的方法及技术手段。基于L.H.Donnell线性屈曲理论,推导了管坯均布外压作用下的环向弹性及塑性起皱临界载荷表达式;探讨了成形条件及材料参数对管材抗起皱性能强弱的影响。利用固体颗粒介质缩径工艺实现了AA7075管材不同热处理条件下的缩径成形,工艺试验验证了管材缩径成形起皱失稳理论的相关结论。

圆筒精密缩径成形参数实验优化设计

提出了一种以薄板拉伸出的圆筒为坯料进行精密缩径生产轿车后簧座的新工艺 ,即拉伸→缩口成形 ,与传统的旋压成形比较 ,可大大降低设备投资 ,提高生产效率和产品质量 ,降低制造成本。并对圆筒精密缩径进行了变形分析和理论解析 ,采用数值模拟和实验方法研究了缩径成形参数 ,优化了工艺设计。

长杆径热镦六角头螺栓缩径成形模的设计

根据楔形机构原理,对长杆径螺栓缩径的模具进行了设计,介绍了模具的结构及特点、工作原理及使用中应注意的问题,其特点是在缩径前用半模将螺栓杆部夹紧,提高了杆部的刚度,消除了长杆径螺栓缩径时的杆径弯曲、镦粗现象;以杆部为定位基Ф,改进了以往缩径模以头部为定位基Ф产生的弊病,以保证缩径后螺栓杆部与头部同心及螺栓杆部直线度不超差。这能解决长杆径螺栓缩径不直的难题,具有实用性、可操作性和技术经济效益。

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。

大直径薄壁钢管缩径成形工艺研究

汽车车轴多采用钢管制造,两端需要进行缩颈,再焊接半轴。制造重型车桥、车轴的材料一般为厚壁钢管,可采用多次冷缩颈或热缩颈工艺。厚壁钢管的缩颈成形工艺已经较为成熟,目前薄壁钢管缩径成形方面的研究报道还较少,夏巨谌等人对薄壁钢管缩径成形过程进行了理论分析和有限元模拟;刘超,王连东等研究汽车桥壳管坯推挤—拉拔复合缩径成形工艺;杨鑫报道了高强钢管缩径旋压成形性能及工艺,并进行了大量的理论和实验验证。

薄壁管壳体环矢挤压缩径工艺仿真分析与研究

目的针对空心薄壁件在缩径成形工序中力学性质难以观测且缩径成形加工效率较低的问题,提出一种使用18瓣环矢挤压模具进行环矢挤压一次性成形的缩径工艺,并研究了该工艺下薄壁管壳体的弹塑性变形规律。方法以外径6.3 mm、壁厚2 mm、颈缩宽度1 mm的小尺寸薄壁管壳体(Q255材料)为研究对象,基于Barlat'96屈服准则和M-K沟槽理论,结合L.H.Donnell理论,建立管壳体环矢挤压缩径的塑性微元应力模型,通过ANSYS软件建立环矢挤压缩径工艺有限元模型,并进行数值模拟分析,获得管壳体环矢挤压过程中内壁面和颈缩区厚度方向的应力分布规律;最后进行实验验证,利用千分尺测量外径,采用应力测定仪测量中心位点应力,验证了该工艺下仿真结果的准确性。结论颈缩区域宽径比越大,缩径成形越远离弹性区;内壁面的应力整体呈凸状分布;卸载后,壁厚方向的残余应力呈从外壁到内壁逐渐增大的线性分布趋势,缩径区中心点最大残余等效应力为319.76 MPa,分布在挤压部位的内表面;经实验验证,内壁面中心位点的最大残余应力为183 MPa,其与仿真分析结果(202.5 MPa)的吻合度高达91.5%,验证了仿真结果的准确性。该环矢挤压模具能够有效进行空心薄壁管壳体的一次性缩径成形,提高制造效率,该研究结果可为薄壁管件环矢挤压缩径成形的工艺设计及工程应用提供参考。

工业雷管薄壁壳环矢缩径力学性质模型研究

为研究工业雷管薄壁壳环矢挤压缩径成形工艺的力学性质,采用微元法结合弹塑性理论对环矢缩径成形工艺力学性质进行理论分析,并建立工业雷管薄壁壳环矢缩径有限元模型,利用ANSYS软件对缩径成形过程进行数值模拟,探究了管壳缩径成形的应力应变分布规律,并通过试验对仿真模型的准确性进行了验证。结果表明:薄壁壳变形区最大等效应力出现在模具锥角与管壳接触的边线处;成形区的应力应变沿中心截面对称分布,随着位移进给量增加,应力应变沿纵截面线呈缓-快-缓的趋势增大,沿横截面线呈先减小再增大分布,内壁的最大应力及最大应变均略大于外壁。

缩径过程中的壁厚变化实验

对缩径工艺进行实验,研究了缩径过程中壁厚分布以及最大轴向力的变化规律。实验中选取不同的管坯直径,获取了不同的缩径系数。通过分析变形区内壁厚变化规律,特别是最终壁厚变化规律,确定了最大缩径力以及极限缩径系数。为验证理论计算结果的准确性,对实验结果与理论计算结果进行了比较。结果表明,增量理论的计算结果更加接近实验结果。

ITER PF导体缩径机轧辊温升数值模拟研究

文中对ITER PF超导导体缩径机轧辊温升问题进行了数值模拟研究。针对不同导体坯料尺寸和轧辊形状单独建模进行热力耦合数值模拟,基于热力耦合模拟结果构造轧辊传热分析模型,获得了多道次轧制过程中各轧辊的温度场信息,确定了各轧辊处于热平衡状态时的温度场。研究结果表明,各轧辊在轧制400米PF导体后轧辊温度均达到平衡,且平衡状态温度对轧辊性能影响微小,现有成形工艺较为合理。本研究的结果为PF导体缩径机的实际生产工艺及冷却方法的优化提供了有力依据。

铝/钢双金属管电磁缩径数值模拟

为指导实际双金属管精确成形工艺,基于LS-Dyna对铝/钢双金属管电磁缩径连接进行了结构场-电磁场耦合的有限元数值模拟,研究了内外管壁厚比值、内外管间隙、放电电压以及芯模对成形质量的影响规律.结果表明:内外管壁厚比值过小易引起内外管连接不紧密,比值过大易导致内管凹陷和外管开裂;随着放电电压增大或内外管间距的减小,外管缩径冲击力增大,导致内管周向应力的急剧增大和失稳起皱,同时造成外管开裂;而随着放电电压减小或内外管间距的增大,外管相对的缩径冲击力减小,内管会因无法经历一个有效的形变回弹过程导致内外管有效连接区域逐渐减小;采用弹性芯模可一定程度抑制开裂等宏观缺陷的产生,同时也能适当增加内管的回弹.最后,基于理论计算与有限元仿真获得复合管电磁成形规律和缺陷控制理论,以增大有效连接区域长度、减少宏观缺陷为目标进行优化,在施加弹性芯模的状态下,内管壁厚维持1 mm不变,外管壁厚取1.5 mm,内外管间隙取0.7 mm,放电电压取50 kV时得到的成形质量最佳.

空调用过滤瓶数控旋压成形工艺研究

结合缩径成形和旋压过程 ,建立了薄壁管缩径旋压变形力的理论计算模型和旋压力的计算公式 ,并对旋压方式、道次压下量Δ及旋轮进给比

摩擦条件对无缝异径管冷成形的影响研究

利用数值模拟研究了316L无缝不锈钢异径管成形过程中,不同轴向的等效应力和应变的分布情况。在此基础上,比较了不同的摩擦系数下,异径管件两端厚度的情况。模拟结果显示:管壁随着摩擦系数的增加而厚度增加;摩擦系数较小时,厚度均匀性也会改善。根据数值模拟结果,进行了实际的异径管冷挤压成形,得到的产品完全高于核电用异径管产品相关标准。研究结果表明,通过控制管件成形的关键技术可以有效改善异径管的成形性能。