内压对薄壁铝合金管材充液压弯过程的影响

采用实验和数值模拟研究5A02铝合金薄壁管材充液压弯成形过程中内压对缺陷的影响规律,分析内压对弯曲内侧起皱、截面畸变及壁厚分布的影响,获得壁厚变化规律;通过数值模拟给出的应力状态,揭示缺陷形成机制。结果表明:提高内压能降低轴向压应力的绝对值,减小失稳起皱趋势,当内压超过一个临界值时,皱纹完全消除。对于直径为63 mm、壁厚为1 mm的5A02-O铝合金管材,其内压临界值为2.8 MPa。充液有效地减小截面畸变程度,随内压的增大,截面畸变程度逐渐减小。弯曲后,壁厚最大减薄点位于弯曲外侧点,且随内压的增大,轴向和环向拉应力均呈增大趋势,弯曲外侧壁厚度减薄的趋势也增大。     

内压对薄壁管充液压弯时的影响

失稳起皱和截面畸变是薄壁管弯曲成形过程中的主要缺陷,通过数值模拟和实验的方法,研究了液压支承下管材的弯曲变形行为,进行了从无内压到内压为18MPa的管材充液弯曲成形,分析了充液弯曲成形过程中的内压值对成形的影响,给出了成形后的不圆度和典型点壁厚减薄率的变化规律,结果显示,随着充液压力的增加,管材的截面不圆度逐渐减小,管材内侧壁厚增厚趋势减小,外侧壁厚减薄趋势增大。并根据模拟结果给出了成形后的典型点的应力状态。     

带筋管充液压形主要缺陷形式及控制方法

采用有限元模拟结合物理实验的方法,研究了不同筋板高厚比的带筋管机械压形和充液压形的主要缺陷形式,分析了各类缺陷产生的原因和影响因素,并给出了缺陷的控制方法。实验结果表明:内压显著改变了带筋管成形过程中的受力条件,在合适的内压辅助下带筋管的筋板和筒体均可顺利发生曲率增大或减小变形,在1MPa内压下,成形的平直段长度达到97mm。充液压形管内凹塌陷的缺陷可以通过控制内压消除,通过适当增加筋板厚度或减小筋板高度,使筋板高厚比低于一定值可以避免筋板起皱缺陷的产生;筋板高厚比和充液内压大小对缺陷有很大的影响。     

高强钢管状件充液压形截面回弹规律

为促进充液压形技术在轻量化领域的应用与推广,分别采用数值模拟和实验验证研究了高强钢管状构件在室温下充液压形卸载后的回弹特性,探讨了各工艺参数(内压、截面圆角半径、壁厚)对成形精度的影响,通过力学分析揭示了各工艺参数的影响机理。结果表明：由于内压的存在,管材在充液压形过程中产生附加的环向拉力,降低了截面弯矩,因而适当地增大内压对充液压形后卸载的截面回弹有抑制效果;随着内压的增加,截面回弹量先增大后减小,并且存在临界内压,此时截面回弹量达到最大值;截面圆角半径越大,充液压形卸载后的截面回弹量越大;壁厚的增加提高了截面的抗弯刚度,进而引起截面回弹量的降低。     

大径厚比非对称5083铝合金弯管充液弯曲成形

针对大尺寸大径厚比非对称铝合金薄壁弯管弯曲成形过程中的起皱难题,提出了两端仅压板约束、两端固定约束、两端采用封头3种充液弯曲成形方案,通过有限元数值模拟分析了管件的起皱缺陷、壁厚分布以及应力状态,并进行了实验验证。研究表明:采用两端仅压板约束时,压板与管材之间的摩擦力提供的管材轴向拉应力较小,只有当充液内压大于3.6 MPa时,才能消除起皱缺陷;采用两端固定约束和两端封头时,可在较低充液内压下成形出合格的大径厚比非对称的铝合金弯管件,其原因为:轴向约束与封头均会使管坯内产生轴向拉应力,其平衡了弯曲过程中产生的内侧轴向压应力,从而避免了起皱缺陷的产生。     

内压对5A02铝合金充液剪切弯曲管成形和壁厚分布的影响(英文)

为了研究内压对5A02铝合金充液弯曲管成形和壁厚的影响,通过实验的方法研究内压对5A02铝合金充液剪切弯曲管成形缺陷、成形圆角和轴向壁厚分布的影响。通过数值模拟分析了内压对轴向应变的影响和厚向应变不变线在成形管件上的分布。结果表明:当相对内压(成形内压与材料屈服强度的比)大于0.2时,能够顺利成形。当相对内压从0.2增大到1.2时,第一弯角外圆角对应的相对弯曲半径由0.3降低到0.025,轴向最小壁厚由1.45mm降低到0.87mm。根据变形特点可以将充液剪切弯曲管分为补料区、第一弯角、剪切区、第二弯角和夹持区。在轴向补料的作用下,补料区和第一弯角轴向为压应变。远离补料区的第二弯角和夹持区主要为拉应变。随着内压的增大,剪切区轴向应力由压应力变为拉应变。一方面,内压越大,成形圆角越小,对轴向补料的阻碍作用更强;另一方面,成形小圆角时产生了额外的轴向拉应变。根据厚向应变特点可以将充液剪切弯曲管件分为增厚区和减薄区,当相对内压为0.4时,增厚区为补料端和夹持端,减薄区位于两弯角的外圆角处和剪切区。     

5A02铝合金矩形管充液剪切弯曲成形(英文)

为了解决传统弯曲方法无法整体成形铝合金小弯曲半径矩形管的难题,提出了一种充液剪切弯曲成形方法。通过数值模拟和实验方法研究成形过程中内压、补料比和模具弯曲内侧圆角对成形缺陷的影响。结果表明:在不同工艺参数下,分别出现起皱、开裂、凹陷和堆积4种缺陷。内压在0.2σs至0.9σs以及补料比在1.0至1.1的区间内,都可以顺利成形剪切弯曲管件。通过控制内压、轴向进给和横向行程,充液剪切弯曲成形方法可用于制造铝合金小弯曲半径矩形管。并且存在一个合理的内压和补料比成形窗口,在此窗口内,管材可顺利成形。     

Y型三通管充液挤压成形的数值模拟

提出一种基于液压胀形和挤压成形的Y型三通管充液挤压成形工艺.利用Abaqus有限元软件对该成形工艺进行了数值模拟,研究了成形过程中的主要缺陷以及内压大小、内压加载路径、摩擦系数对三通管成形质量的影响规律.结果表明:管的主要质量问题是壁厚分布不均匀和起皱.内压大小对起皱起决定性作用,当内压在30MPa以上时,起皱消失.当...     

低碳钢/铝合金双层管的充液弯曲起皱行为(英文)

双层金属管由内层耐腐蚀合金和外层低碳钢管组成,具有优良的综合性能。通过有限元模拟和实验研究内外层不同厚度比和内部液体压力对低碳钢/铝合金双层管充液弯曲起皱行为的影响,分析双层管充液弯曲出现的两种起皱失稳形式,即分叉失稳和极值点失稳。结果表明:起皱随着厚度比的增加而延缓,双层管稳定性随着厚度比的增加而明显提高。通过有限元模拟确定了最优的厚度比选取范围。当内压较低时,双层管易出现内外层分析缺陷,导致内层铝合金薄壁管出现分叉失稳。随着内压的升高,内层管抗失稳能力明显提高,成型极限增加。实验结果验证了不同内压下的有限元预测结果。通过该研究,确定内压和外层管壁厚的选取方法,得到双层管充液弯曲避免内层薄壁管起皱的机理。     

充压镦形技术原理及应用

针对通过"膨胀"变形模式成形中空零件时,塑性变形全部靠内压来驱动,存在对高压依赖严重、壁厚减薄、生产效率低等困难,提出了充压镦形技术,其成形思路与膨胀成形恰好相反.原理是借助内压的支撑,对管坯进行"截面压缩"来成形变截面中空零件.并应用了在法向力支撑下板壳面内压缩失稳应力提高的力学原理.结果表明,变形模式的改变释放了内...     

铝合金异型曲面件液压成形过程(英文)

针对低塑性铝合金的双曲率异型曲面件"落压"导致废品率高、尺寸一致性差、材料内部组织损伤影响疲劳性能等问题,采用液压成形技术对其进行研究。采用数值模拟和实验方法,对液压作用下的拉深过程及变形方式进行分析;探讨成形过程中起皱、破裂等失效形式及其机理,分析液压对缺陷发生区域典型点的应力状态和应力大小的影响。结果表明,避免缺陷的液室压力区间为10～30MPa;根据不同液压加载路径对异型曲面件横纵截面壁厚影响,确定合理的液室压为20MPa。     

薄壁多腔挤压件的充液镦压校形工艺

为了减小甚至消除薄壁多腔构件经热加工后的变形,提出了一种新的充液镦压校形工艺。其核心思想为在内压支撑下通过轴向压缩变形改变零件截面的应力分布来提高形状精度。为了验证该工艺的可行性,以6005-T6铝合金薄壁多腔热挤压件为研究对象,进行充液镦压校形有限元模拟和实验验证。结果表明:充液镦压校形工艺可以有效减少试验件在热加工后的变形、提高其形状精度。当内压为10 MPa、压缩量为12 mm时,充液镦压获得的试验件形状与所需形状完全一致。同时,内压卸载前后位移的分布结果显示,试验件压缩变形后的位移分布变化较小,说明卸载后回弹较小,满足设计要求。     

大径厚比不锈钢管小弯曲半径推弯成形缺陷影响因素研究

针对Φ60 mm×1 mm的1Cr18Ni9Ti薄壁管进行推弯成形数值模拟和试验,研究了其1D弯曲半径推弯成形缺陷。讨论了管坯α坡口的大小、聚氨酯填块厚度和硬度、反推力大小以及润滑方式对推弯成形缺陷的影响。结果表明,α角增大,有利于弯管内侧材料的流动,减少弯管弯曲内侧起皱的风险;聚氨酯填块的厚度小、硬度不足,易引起弯管起皱与端口畸变;当反推力F_2增大到70 MPa时,弯管与模具间的摩擦力增大,管的弯曲内侧起皱;反推力F_2减小为20 MPa时,支撑弯管的内压不足,导致弯管失稳塌陷与端口畸变;对小弯曲半径管推弯成形采用差异化润滑,能抑制起皱和端口畸变。模拟结果与试验结果较为吻合。     

内压与相对壁厚对薄壁管材弯曲成形的影响

针对薄壁管材弯曲成形中出现外壁拉裂、内壁起皱及截面畸变等成形缺陷,借助有限元数值模拟,研究了不同内胀压力下的成形效果和相同内压、不同相对壁厚对成形的影响规律。并在使用聚氨酯填料作为传力介质的条件下,采用内胀冷推弯工艺方法成形规格为Φ50 mm×1 mm和Φ50 mm×1. 5 mm的LF2M薄壁管材。结果表明:内压的增加能有效消除截面畸变缺陷,同时外侧壁厚减薄趋势增大;相对壁厚增加,则壁厚减薄降低,截面畸变趋势增加,所需成形内压更大。对薄壁铝合金管材进行弯曲成形试验,实际成形效果与模拟结果较为吻合。     

基于ABAQUS有限元模拟铝合金小弯曲半径的内压推弯成形

内侧起皱、外侧壁厚减薄及横截面畸变等是管材弯曲成形过程中主要缺陷,对于小半径弯曲成形的管材尤为严重。采用有限元技术对φ32 mm×1 mm的LF2M铝合金管材在1倍相对弯曲半径时的推弯成形过程进行了数值模拟,得到了内压力、管坯与凹模之间摩擦系数等工艺参数对管件成形质量影响规律。结果表明,合理增加管坯与凹模之间摩擦系数能降低壁厚减薄,同时内压大小对控制截面畸变有重要影响,在摩擦系数0.06和15MPa内压成形工艺参数时能得到较好成形效果。     

管端约束对薄壁铝合金管材充液弯曲的影响(英文)

对薄壁铝合金管材的充液弯曲进行数值模拟与实验研究;讨论内压与管端约束对成形结果的影响;分析在管端约束的情况下充液弯曲过程中管材典型点的应力状态。结果表明:在充液内压较高的情况下,管材内侧的起皱现象得到减轻;但是,当内压超过管材发生塑性变形的内压时,管材会在弯曲合模过程中被挤出型腔。由于管端约束而产生的拉应力抵消了弯曲过程中内侧的压应力,管端约束情况下弯曲质量更好。     

合金温度对7075半固态模锻液相偏析的影响

应用DEFORM-3D软件对7075铝合金半固态模锻充型过程进行了模拟,研究了合金温度对7075铝合金杯形件充型过程的影响规律。在模拟的基础上,利用压力机及杯形实验模具,进行了半固态7075铝合金流变模锻成形,研究了合金温度对7075铝合金杯形件半固态模锻液相偏析的影响,模拟和实验结果表明:合金温度越高,充型越不平稳;在压头温度400℃、成形速度3.5 mm/s、成形比压50 MPa的条件下,随着合金温度的增加,杯形件的液相偏析度增加,组织越不均匀,当合金温度为628℃时,杯形件的液相偏析度为14.02%。     

压头温度对挤压铸造7075半固态组织均匀性的影响

应用DEFORM-3D软件对7075铝合金半固态挤压铸造充型过程进行了模拟,研究了压头预热温度对7075铝合金杯形件充型过程的影响。在模拟的基础上,利用压力机及杯形试验模具,进行了半固态7075铝合金流变挤压铸造成形,分析了压头预热温度对7075铝合金杯形件半固态挤压铸造组织均匀性的影响。模拟和试验结果表明,压头预热温度越高,充型越平稳;在合金温度为628℃,成形比压为50 MPa,成形速度为3.5mm/s的条件下,随着压头预热温度的增加,杯形件的液相偏析度减小,组织更加均匀。当压头温度为400℃时,杯形件的液相偏析度最小,为14.02%。     

5A06铝合金中厚板的温热反拉深变形行为（英文）

针对铝合金中厚板室温下反拉深易破裂问题,提出了温热反拉深成形方法。以4.5 mm厚的5A06铝合金板材为研究对象,分别进行室温、280和360°C下的反拉深实验和数值模拟研究,分析温度、压边力和压边间隙对反拉深变形过程中破裂和起皱缺陷的影响规律。采用Abaqus/Explicit软件对温热反拉成形进行了热力耦合数值模拟,得到反拉深变形过程中应力及温度的分布。结果表明:弯曲效应导致凹模内圆角与直壁区过渡处在厚度方向存在径向应力梯度,当温度升高至280°C时,该应力梯度由室温下505 MPa降为72 MPa,减小了85.7%。提高成形温度能明显降低径向应力梯度,从而避免了破裂的发生。当温度高于280°C时,外侧凹模圆角处的切向应力增大,该处起皱缺陷易于发生。当温度升高至360°C时,材料由于过度软化而发生破裂。采用1.5t(t=4.5 mm)压边间隙时,能消除高温成形过程中破裂和起皱缺陷,并成功成形420 mm深的筒形件。     

薄壁不锈钢数码相机外壳液压成形工艺研究

数码相机外壳是形状复杂的非旋转体不规则结构薄壳形件,文章基于其工艺难点及形状特征分析,采用1Cr18Ni9Ti不锈钢板材进行了不同液压加载路径下的充液拉深成形实验,并结合有限元模拟,分析了液压加载与凸模运动的不同匹配关系对成形结果的影响;针对各种成形缺陷分析其产生原因,并确定了合适的成形工艺参数,模拟结果与实验吻合良好。在室温条件下,以1mm/s～2mm/s的凸模速度进行液压成形,在液压载荷最高为20MPa时,成功试制出表面质量好、结构精度高的薄壁不锈钢数码相机外壳。研究结果为复杂结构薄壳形件液压成形工艺参数的确定和优化设计奠定了基础,并为采用液压成形工艺生产和加工电子器件不锈钢外壳提供实验和理论依据。