薄壁小半径弯头弯胀成形数值模拟技术研究

针对现代技术无法直接成形的相对弯曲半径r/D≤1、相对壁厚t/D≤0.05的弯头零件,提出了一种弯胀成形工艺。该工艺将数控弯管技术与充液成形技术相结合,旨在消除传统半管对焊工艺中的焊缝,实现薄壁小半径弯头的整体成形。采用全过程数值分析方法和正交试验方法,研究了弯胀成形工艺的可行性以及关键参数的选取问题。研究结果表明,数控弯管技术使零件的预成形快速且稳定,充液成形技术有效提高了零件的成形极限,弯胀成形工艺对薄壁小半径弯头的制造行之有效。

1Cr18Ni9Ti不锈钢小相对弯曲半径整体弯头内高压成形壁厚变化规律

针对航空航天装备对大径厚比(D/t>60)、小相对弯曲半径(R/D<1)不锈钢弯头整体制造技术的迫切需求,以及传统工艺无法整体成形的技术难题,提出一种管件推弯与内高压成形的两步成形工艺方法。理论推导出管坯与整体弯头的尺寸对应关系,有限元仿真分析了两步成形过程整体弯头壁厚变化规律。发现推弯后整体弯头外侧壁减薄、内侧壁增厚;模具间隙和摩擦因数是影响推弯壁厚变化的主要因素,间隙过小或摩擦力过大会加剧外侧壁减薄及内侧增厚。内高压成形时整体弯头外侧壁先贴模,内侧壁工艺补充段圆角区后贴模;整体弯头内、外侧壁均减薄,最大减薄位置在外侧壁中心区域。实验成形出直径Φ200 mm,径厚比67,相对弯曲半径0.76的1Cr18Ni9Ti不锈钢整体弯头,壁厚分布均匀。