补料比及反冲推头倾角对Y型管内高压成形质量的影响研究

目的解决5A02铝合金Y型管在内高压成形过程中易出现破裂和内凹缺陷的问题,以获得最佳成形质量的管件,对成形中的补料比和反冲推头倾角进行研究。方法使用内高压成形机进行实验,分析了管件的表面质量、管件壁厚分布情况,研究了补料比和反冲推头倾角对Y型管成形质量的影响。选取端面倾角大小分别为0°、13.5°、27°的反冲推头进行实验,设计了1.5∶1、2∶1、2.5∶1和3∶14组补料比进行对比分析。结果比较3种不同反冲推头成形得到的管件,通过对支管成形效果的分析,确定13.5°为最佳反冲推头倾角;补料比在1.5~2.5时可成形出Y型管,补料比为2∶1时,Y型管成形质量最好。为获得成形质量高的Y型管,需选择补料比为2∶1的加载路径和端面倾角为13.5°的反冲推头进行实验。结论采用合适的反冲推头端面倾角,既可以使Y型管获得理想高度的支管,又可有效地抑制成形中期支管出现的破裂缺陷;选择合理的补料比可以避免过渡圆角内凹缺陷,也可以改善Y型管的壁厚分布情况,进一步提升管件最终的成形质量。

航空5A02铝合金T型三通管翻边电磁成形

基于高应变速率有利于提高铝合金成形极限和降低回弹量的原理,利用电磁成形工艺成形了航空5A02铝合金T型三通管(导管Φ50 mm×1 mm,三通Φ32 mm)。首先,利用高速拉伸机测试了5A02铝合金O态的动态力学行为,明确了应变速率对塑性的影响;其次,设计了翻边坯料的预制孔形状和尺寸;最后,设计了翻边电磁成形模具和芯轴,经过试验获得了T型三通管翻边电磁成形的最佳工艺参数,线圈由尺寸为Φ3 mm×7 mm的铜线绕制而成(共9匝),放电能量为20 k J,峰值电流为80 k A,频率为5.73 k Hz;通过对成形件的检测发现,贴模间隙均小于0.2 mm,减薄率小于14%。

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。

冷轧变形量对5A02铝合金管材组织和性能的影响

在室温下,对热挤压态5A02铝合金管材进行四种不同工艺参数(A～D)的两道次冷轧,四种工艺均将尺寸为Φ65. 5 mm×5. 5 mm(外径×壁厚,下同)的坯料冷轧成尺寸为Φ58 mm×2. 5 mm的管材,总冷轧变形量为57. 6%。第一道次与第二道次冷轧变形量(%)分别是:A工艺(20. 2%、47. 3%),B工艺(34. 4%、35. 9%),C工艺(43. 6%、25. 4%),D工艺(52. 7%、11. 1%)。两道次冷轧后的管材均采用410℃/1 h完全退火处理。利用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪、电子万能试验机等对冷轧管材的显微组织、力学性能、拉伸断口形貌等进行分析,研究冷轧变形量对5A02铝合金管材组织与性能的影响。A～D工艺第一道次冷轧后晶粒与第二相逐渐变小,抗拉强度与断裂延伸率逐渐变大; D工艺第二道次冷轧后管材的晶粒最细小,晶粒尺寸在15～55μm,抗拉强度为186 MPa,断裂延伸率为29%; A～D工艺第二道次冷轧后第二相大小及分布均匀。结果表明:随着冷轧变形量逐渐变大,管材晶粒逐渐变小,力学性能变好;在总冷轧变形量相同的情况下,单道次变形量大的冷轧工艺退火后获得的晶粒更细小均匀,力学性能更好;第二相粒子的尺寸随着冷轧变形量的逐渐增大而变小,在总冷轧变形量相同的情况下,第二相粒子的尺寸也相同。

5A02铝合金管材内表面亮线缺陷产生原因和机理分析

采用了不同表面质量挤压针尖进行试制,并选取内表面有直线状擦伤的挤压管坯进行轧制、拉拔和碱洗等工艺处理,分析了5A02铝合金管材内表面亮线缺陷产生的原因和形成机理,并研究了挤压管坯内表面纵向擦伤缺陷在后序工序中的遗传效应。结果表明:挤压管坯内表面上明显的擦划伤和拉道等缺陷遗传性较强,是导致产生亮线缺陷的根本原因。蚀洗工艺对管坯内表面严重的擦伤缺陷无明显的改善效果,经过适当的轧制、拉拔等冷加工可以使管坯内表面擦伤缺陷在宏观上减淡,甚至消失;但从微观上看,填充区域内金属的连续性以及填充金属与基体金属之间的表面连续性较差。

5A02铝合金管件磁脉冲冲击弹性介质成形试验

提出管件磁脉冲冲击弹性介质成形技术,研究了放电能量、成形温度、复合成形等对5A02铝合金管件成形的影响规律。室温下,管件的变形程度随着放电能量的增加而增加(放电能量为7 kJ时,膨胀率为24%,壁厚减薄率为22%),并且最大变形位置随着放电能量的增加逐渐向中心靠近(放电能量为7 kJ时,最大变形位置位于中心区域)。当放电能量一定时,调节成形温度(25~150℃),变形管件的最大直径无明显变化,表明在磁脉冲冲击高速率成形过程中,成形温度在25~150℃范围内对5A02铝合金管件的变形影响较弱。探究了室温磁脉冲冲击弹性介质预变形与准静态成形(成形温度为100和150℃)的复合成形对5A02铝合金管件成形的影响,结果表明,复合成形较单独的准静态成形和磁脉冲冲击弹性介质成形更易于使管件获得更大的变形程度以填充模具。

复杂半管零件的充液拉深成形工艺设计

针对当前复杂半管零件成形难、成形质量差的问题,采用充液拉深成形工艺解决复杂半管零件的成形难题。在采用正交试验以及数值模拟软件的基础上,根据对不同试验方案模拟结果的壁厚分析,得到了复杂半管零件充液拉深成形的最佳成形参数,即液室压力为15 MPa、凹模圆角半径为15 mm、凸模摩擦系数为0.1、凹模摩擦系数为0.1。建立了以抛物线形过渡工艺补偿面的凸模端口结构模型,确定了最优液室压力加载路径为PPB方式,并对5A02-O态铝合金板材充液拉深成形的复杂半管零件进行了工艺试验验证。结果表明,充液拉深成形工艺可有效地解决复杂半管零件的成形问题,成形出零件的最小壁厚为1.65 mm,满足工业要求。