大直径铝合金波纹管复合整体制造工艺研究

为了得到具有大直径、高膨胀率、低壁厚减薄率的铝合金波纹管,提出了一种复合整体制造工艺,其核心思想是利用搅拌摩擦焊接获得大直径铝合金初始管坯,随后采用轴向压形法成形出所需的连续波形。首先开展平板焊接试验,确定搅拌摩擦焊接最佳工艺参数。通过实验与数值模拟分析结合的方式,基于ABAQUS有限元分析软件,建立了波纹管轴向压形过程的有限元模型,并基于波纹管轴向低压压形过程中的形状精度及壁厚分布情况,分析了不同成形工艺参数对波纹管成形过程的影响,获得了成形内压与轴向进给间最佳的匹配关系。最后开展静力试验考核。结果表明,采用该复合整体制造工艺可以获得满足设计要求的大直径大膨胀率铝合金波纹管,并且具有低成本、高效率优势。

大口径铝合金波纹管电磁胀形数值模拟

目的研究大口径铝合金波纹管电磁成形过程及工艺参数对成形效果的影响规律。方法针对波纹管现有制造工艺——压弯和焊接复合成形存在压痕严重、焊缝多和可靠性不高等问题,提出采用电磁成形波纹管的方法,并基于ANSYS建立了波纹管电磁胀形的三维有限元分析模型。结果揭示了波纹管电磁胀形过程中的应力应变分布规律,发现波纹区域和过渡圆角区域是应力和应变集中区。采用单因素实验方法,获得了放电电压和线圈匝数对成形质量的影响规律。结论在波纹管电磁胀形过程中,波纹区域的应力和应变均呈圆环带状分布,波纹管的壁厚在波纹的波峰处达到最小,最大减薄率为10.67%。放电电压和线圈匝数都存在一个最佳值。放电电压过小时,成形不足,放电电压过大时,工件高速碰撞模具,引起较大反弹,导致最终贴模性较差;线圈匝数也对成形质量有一定的影响,在本次模拟实验中,11匝线圈作用下的工件贴模性最佳。

基于响应面法的铝合金波纹管热屈曲成形工艺参数分析

基于热屈曲成形原理进行了铝合金波纹管单波成形实验研究。通过单因素实验研究了压缩距离、加热温度、压缩速度、加热宽度、管材壁厚以及管材直径对成形质量的影响。在单波成形的基础上,利用响应面法建立了工艺参数与波纹管的波高和波宽之间的关系模型。结果表明,压缩距离和加热温度对不同壁厚和管材直径的波纹管的波高均具有显著影响,加热宽度则对波宽有较大影响,而压缩速度的影响相对较弱。此外,根据响应面模型反推出要获得预期波纹轮廓所需输入的成形工艺参数,并通过实验验证了该模型的可靠性。成形轮廓误差小于4.5%。

油气装备配套用铝合金膨胀节ASME规范案例的形成

油气储运离不开管道输送,而管道输送受到外界影响特别是温差变化时,管道的热胀冷缩会引起管道发生位移,给输送的安全性和稳定性带来隐患,而铝合金膨胀节作为管道输送过程中热位移补偿器已经得到了广泛的应用。为了研究特殊工况下,如何更好地按照美国机械工程师学会(American Society of Mechanical Engineers,ASME)的要求使用铝合金膨胀节,以某跨国企业管道工程为例,探讨了当选用铝合金膨胀节时,在与ASME规范出现偏离情况下的解决措施和技术思路,提出了当"U形波纹环面半径小于3倍的波纹管厚度(t)时"的适用条件;同时提出了铝合金膨胀节采用搅拌摩擦焊的焊接方式,并进行了适应性验证。最终形成了ASME的Code Case 2587和Code Case 2593—1两个规范案例。该研究成果为同等条件下产品的设计、研发和生产提供了理论依据和实现方法。