三台阶轴内高压成形中轴向补料的有限元分析

为研究内高压成形台阶轴过程中轴向补料参数对工艺的影响,利用大变形非线性塑性有限元方法对内高压成形三台阶轴工艺进行了分析,讨论了补料量在理论值的80%～120%变化时零件的壁厚及应变分布规律,并就其成因进行了讨论.研究表明,补料量低于理论值的90%及高于理论值的110%是轴向补料参数选取的危险区间,容易引起折叠或破裂失稳,按照理论计算值进行轴向补料,壁厚及应变分布最为理想.     

铝合金矩形截面内高压成形圆角充填行为研究

为了研究铝合金矩形截面内高压成形过程圆角充填行为,设计制造了专用试验装置,测试充填过程中圆角半径与内压的定量关系及其润滑条件影响,分析直边区与圆角区的过渡处开裂的机理,并对内压理论计算值与试验值进行对比。结果表明:充填过程中随圆角半径的减小,所需内压逐渐增大。当相对圆角半径大于5时,圆角半径变化趋势较快;而当相对圆角半径小于5时,变化趋势逐渐平缓。润滑条件对圆角充填影响较大,润滑的改善使成形相同圆角所需内压降低,极限圆角半径减小。从截面直边区的中点到直边区与圆角区的过渡点等效应力逐渐增大,所以过渡点附近最易发生壁厚过度减薄甚至开裂。对于硬化材料,未考虑材料硬化的内压理论计算值明显小于试验值,内压理论计算时必须使用材料硬化后的流动应力。     

弯曲角度对弯曲轴线件内高压成形的影响分析

针对弯曲轴线矩形截面件内高压成形时容易发生开裂的问题,以轿车底盘前梁为例,采用数值模拟和试验的方法分别研究了0.98α、1.0α和1.02α(α为内高压件的轴线中心角)3种弯曲角度对弯曲轴线矩形截面件内高压成形开裂缺陷的影响.结果表明,采用0.98α和1.02α弯曲角度时,内高压成形时在弯角外侧和矩形截面过渡区叠加区域出现开裂缺陷,而采用1.0α的弯曲角度时,能够顺利成形出合格的内高压件.由此可知,对于弯曲轴线矩形截面件,弯曲工序引起的壁厚减薄及轴线偏移是导致内高压开裂的主要原因,通过合理的弯曲角度可以有效控制内高压成形截面环向变形的均匀性,避免开裂的产生.     

AZ31B镁合金管材热态内压成形性能的研究

为了研究变形镁合金AZ31B管材的热态内压成形性能,通过单向拉伸测试了不同温度和应变速率下其力学性能的变化,通过胀形实验研究了温度对内高压成形性能的影响,以及相应变形条件下微观组织的变化.实验结果表明:在20～300℃时,AZ31B的屈服强度和抗拉强度随着温度的升高而降低,总伸长率随着温度的升高而提高,均匀伸长率随着温度的升高先增大后减小;当应变速率在0.001～0.1s-1时,屈服强度和抗拉强度随应变速率的增大而升高,总伸长率随着应变速率的增大而减小,均匀伸长率随着应变速率的增大先增加后减小;当温度在20～250℃时,镁合金管材的极限胀形率随温度的升高先增大后减小,在175℃时达到最大值.微观组织观察表明,175℃下不完全动态再结晶和孪晶两种微观组织的出现是使镁合金管材极限胀形率提高的主要原因.     

加载路径对扭力梁内高压成形壁厚分布和精度的影响

为研究加载路径(内压力和轴向补料的匹配关系)对扭力梁内高压成形的影响,通过数值模拟和试验研究的方法,研究了不同加载路径对局部截面壁厚分布和管件成形精度的影响规律.研究发现:当补料初始压力过低时,在端部区域起皱;当补料初始压力过高时,补料全部集中在端部区域;当补料量过小时,壁厚改善不明显;补料量过大时,端部区域起皱.研究结果表明:初始压力为30 MPa,补料量15 mm时为合理加载路径,此时内高压成形件壁厚减薄较小,成形精度较高.     

摩擦条件对铝合金挤压变形流动行为的影响

通过有限元模拟和实验,对不同摩擦挤压过程中铝合金变形流动行为的机理进行分析,并利用罗德系数和应力偏量不变量(J2)等特征量进行变形分区.结果表明:采用积极摩擦可使挤压时的"死区"缺陷完全消失,且塑性区内材料的应变类型由3种变为均一的拉伸类变化,显著地提高了挤压过程中坏料横断面上金属流速的均匀性,更利于金属的挤出成形.     

管材液压成形技术的发展——从前8届国际塑性加工会议看管材液压成形技术的发展

文章回顾了前8届国际塑性加工会议论文集中关于管材液压成形方面的文献,发现,早期的管材液压胀形技术内压较低,后来发展到可同时实现超高压和轴向补料;可成形零件的轴线由直线变为二维或三维空间曲线,种类大幅增加;适用于内高压成形的材料也由铝、铜、低碳钢等增加了不锈钢、铝合金、镁合金;同时热态内压成形技术也蓬勃发展起来。     

基于局部环向约束的内高压成形管坯有益皱调控

在薄壁管通过压缩-胀形制备有益皱方法的基础上,提出一种通过局部环向约束调控薄壁管有益皱的新方法;建立局部环向约束条件下薄壁管压缩-胀形数值仿真模型,设计镶块式约束环和制皱模具并搭建压缩-胀形专用实验装置.结合数值仿真和实验结果讨论局部环向约束对起皱的影响规律.结果表明:受模具边界条件和局部约束的影响,管坯在模具入口、 ...     

内高压成形理论与技术的新进展

介绍哈尔滨工业大学在内高压成形基础理论、关键技术及工业应用等方面取得的重要进展。在基础理论方面,利用平面应力屈服椭圆描述典型内高压成形过程中应力状态及壁厚变化趋势;揭示变径管内高压成形过程中壁厚分布规律以及多边形截面环向的壁厚分布特点;指明整形阶段圆角充填时存在极限圆角半径;发明了用于测量管材环向力学性能的管材环向拉伸实验方法。在工艺关键技术方面,针对航空航天领域对大直径薄壁复杂管件的需求,发明了Y型薄壁三通管两步成形方法、双层管充液弯曲方法,试制出超薄Y型三通管、整体不锈钢进气道及弯管零件。在工业应用方面,研制了合模力最大达55 MN的工业生产用大型内高压成形机,并成功地用于轿车底盘零件大批量生产。     

不同初始结构环壳液压成形理论分析与数值模拟

针对用环壳液压胀形工艺制作弯头过程中存在的失稳起皱问题,从理论上分析了环壳的初始形状对其成形的影响,并用动态有限元分析软件DYNAFORM对其成形进行了数值模拟,模拟结果与实验结果基本一致,同时对起皱原因进行了分析,研究结果表明,通过选择合适的胀前壳体结构,可以有效地改善胀形过程中壳体存在的失稳起皱问题。