薄壁管轴压胀形关键工艺参数及成形极限

利用粘性介质传压,对薄壁管轴压胀形进行了研究;基于塑性理论和分散性失稳理论,推导了轴对称胀形内压力分布规律,得出了内压加载区间和轴向加载关系;建立了基于载荷控制的加载函数,提出了送料控制方法,优化了加载模式;基于集中性失稳理论,计算了胀形压力极限,建立了均匀变形极限和极限应力比的概念,形成了零件可成形性的基本判据;分析了管材成形过程中应力变化特点,揭示了管材胀形区由拉-压应力状态迅速发展到双向受拉的机理.通过实验并利用有限元方法对薄壁管轴压胀形过程进行了模拟计算和研究,验证了理论分析结果.

弹、塑性传力介质下三通管轴压胀形工艺分析

填充在初始管件内部的传力介质是三通管轴压胀形工艺中的重要因素。内高压充液胀形具有工装结构复杂、成本高、密封条件苛刻的缺点;为寻求结构简单、成本低廉的工装结构需要选用其他成形传力介质。文章采用聚氨酯橡胶弹性材料和石蜡、石墨混合塑性材料为传力介质,分别以紫铜三通管和硬铝三通管轴压胀形为例,在自行研制的30t轴压胀形试验平台上进行了工艺试验,分析了不同传力介质对胀形工艺的影响,获得了合格成形件和较理想的传力介质。结果表明,聚氨酯橡胶弹性材料不适合成形高径比大于1的支管,塑性传力介质中石蜡石墨以4∶1混合时,三通管成形质量比较理想。

紫铜三通管轴压胀形数值模拟及验证

采用弹塑性变形理论分析了紫铜三通管轴压胀形过程中单位胀形力、轴向载荷及平衡力的计算,分析了支管平衡力对成形质量的影响,制定了胀形过程的轴压进给量;建立三通管轴压胀形三维弹塑性有限元模型,分析成形工艺特点,获取合理的工艺参数和模具结构;然后在自行研制的30 t轴压胀形试验机上进行工艺试验验证,并对试件进行分析。结果表明,理论分析、有限元数值模拟和试验结果相吻合。

T型管轴压胀形的数值模拟研究

基于ABAQUS软件对T型三通管轴压胀形进行了数值模拟,分析了内压力、轴向进给量对成形质量的影响。研究结果表明:当进给量一定时,支管高度随内压力的增大而缓慢增高,但最小壁厚明显变薄;当内压力一定时,支管的高度随着轴向进给量的增加而迅速增高,同时壁厚差也迅速加大;当上冲头的初始位置为6 mm和摩擦系数为0.1时,内压力为90 MPa,轴向进给量为13.5 mm时,得到的三通管性能最好。

T型管轴压胀形的加载轨迹优化研究

利用有限元软件和优化软件建立了T型管轴压胀形的加载轨迹优化集成,完成了T型管轴压胀形成形的加载轨迹优化。优化结果表明,利用集成优化后的加载轨迹获得的管成形件质量更好,即获取的成形件的支管高度更能满足要求,壁厚分布更均匀。

管材轴压胀形仿真精度研究

针对采用ABAQUS软件对管材轴压胀形进行仿真时,仿真与试验之间存在误差等问题,研究了仿真模型、质量缩放系数、管材约束条件、单元形状和单元尺寸对仿真精度的影响,对比分析了仿真与试验之间胀形轮廓的平均误差以及在轴向任意位置的相对误差。结果表明,在质量缩放系数相同时,采用三维-变形体轴压头模型时的平均误差最低,为6.64%,仿真精度最高;采用轴对称-变形体轴压头模型时,随着质量缩放系数的降低,胀形轮廓的平均误差逐渐降低,仿真精度逐渐提高;当使用轴对称-变形体轴压头模型,管材的约束条件为自由约束,即约束条件与试验环境相似时,仿真精度更高,相比三角形网格,使用四边形网格更为合适,且随着四面体网格尺寸的缩小,仿真精度并没有逐渐提高,应当结合试验,选择合适的单元尺寸。

微小管轴向超声辅助液压成形装置的设计与开发

针对现有的超声振动液压成形装置中振动主要施加在模具上、振动能量传递路径长、结构复杂等特点,开发了一种将振动直接作用于管材的微小管轴向超声辅助液压成形装置,可在普通压力机上进行超声和常规的轴压胀形。该装置选用标准模架作为轴向进给机构,结构简单、成本低,通过设计耦合了变幅杆功能和密封结构的一体化工具头,将超声振动顺利叠加在轴压胀形过程中,并以TP2无缝内螺纹铜管为试验材料进行了相关试验。结果表明:该装置拆装方便、操作简单,振动的加载降低了对成形过程中轴压载荷和液压力的要求,加强了材料的轴向流动。