碳钢/不锈钢双金属复合三通液压胀形数值模拟及试验

为研究液压胀形工艺过程中碳钢/不锈钢双金属复合三通的成形性能,利用有限元模拟软件对碳钢/不锈钢双金属复合三通的液压胀形工艺进行优化计算,分析主要工艺参数对液压胀形支管高度与壁厚均匀性的影响;根据工艺参数模拟计算的结果,对碳钢/不锈钢双金属复合三通进行了实际冷成形试验。结果表明,内压力越大、摩擦系数越小,支管高度越高;摩擦系数越小、轴向进给速度越小,壁厚均匀性越好。实际冷成形试验结果与有限元模拟结果基本吻合。     

铝合金搅拌摩擦焊管液压胀形性能及变形规律

利用搅拌摩擦焊及变薄旋压复合工艺获得2024铝合金管材,通过胀形实验研究退火处理后不同焊接匹配系数铝合金焊管的胀形性能及环向壁厚分布。利用数值模拟分析不同焊接匹配系数焊管胀形时焊缝与母材的变形差异及应力、应变发展过程。结果表明:高焊接匹配系数焊管较低焊接匹配系数焊管表现出更高的膨胀率和更均匀的环向壁厚分布。利用数值模拟结合力学分析得出,高焊接匹配系数的焊管,焊缝等效应力高于母材,焊缝处于双拉的应变状态;而低焊接匹配系数的焊管焊缝的等效应力稍低于母材,焊缝处于环向受拉,而轴向先受压后受拉的应变状态。高焊接匹配系数利于焊缝协调母材变形,从而使焊管获得较好的胀形能力。     

单侧双排四通管液压胀形壁厚与补料规律研究

以单侧双排四通管液压胀形工艺为研究对象,运用数值模拟方法分析不同加载参数条件下单侧双排四通管液压胀形支管高度、壁厚分布和补料情况,得出单侧双排四通管液压胀形壁厚分布和补料的一般规律.结果表明:单侧双排四通管液压胀形以两支管外侧主管补料为主,支管间内侧主管补料很少.加载参数对支管高度和外侧主管补料影响较大,对最大、最小壁...     

基于凸形集磁器的管件电磁胀形电磁力及成形性分析

针对传统管件电磁胀形存在的壁厚减薄以及轴向变形不均匀的现象，提出了基于凸形集磁器的管件电磁胀形方法，通过调控径向电磁力分布以及轴向电磁力协同加载，为同时改善管件的壁厚减薄量过大和轴向变形不均匀提供了新的技术途径。为验证成形有效性，利用COMSOL软件构造了管件二维轴对称电磁-结构耦合模型，对比分析了有无凸形集磁器时径、轴向电磁力分布、轴向变形均匀性和壁厚减薄量变化，并研究了凸形集磁器内外壁高度对管件成形的影响。结果表明，相较于传统管件胀形，新成形方法下管件轴向变形均匀性提高了4.2倍，壁厚减薄量减小了33%。     

轴向压缩负荷对胀形的影响

前言胀形法一直用于生产管子与自行车零件。由于成形件强度良好,所以这种方法近来已用于加工复杂形状的大型机械零件。在进行胀形前,必须事先推定胀形件壁厚减薄量。众所周知,如果在胀形过程中外加一个适当的轴向压缩负荷,就可以防止壁厚减簿。但是,至今还未见到过定量地研究轴向压缩负荷对壁厚减薄量影响的资料。     

汽车桥壳机械式胀形工艺改进

针对汽车桥壳机械式胀形工艺中存在的缺陷,提出一种采用椭圆形孔代替常用长孔,并在工艺孔中间设计一定角度的三角槽的改进工艺;通过理论分析、数值模拟和实验相结合的方法,研究改进后的工艺对桥壳应力应变分布和壁厚变化的影响。结果表明,椭圆形工艺孔管坯的轴向应力应变在过渡区域的集中程度显著降低,且壁厚减薄趋势减小;三角槽能够降低琵琶包内侧中点区域的应力应变和该区域的起皱程度。改进工艺提高了整体壁厚的均匀性,为桥壳的实际生产提供了参考依据。     

镀锡钢薄壁罐胀形壁厚变化分析

为了提高薄壁罐气压胀形的成形质量,减少壁厚严重减薄而产生皱折、破裂等成形缺陷,使用钣金成形专用软件模拟薄壁罐气压胀形过程。分析了成形3个阶段金属流动情况、壁厚变化、应力和应变分布规律以及罐坯成形极限,中间阶段对胀形结果影响明显,壁厚减薄、应力和应变的最大值发生在胀形的最大变形区。试验验证与模拟分析吻合。     

TRB管无补料液压胀形波纹管的研究

首次通过理论设计建立了在无补料液压胀形波纹管时，TRB管参数与S、V、U型波纹管参数的关系，并建立了TRB管液压胀形S型、V型、U型波纹管的有限元模型，验证了无补料液压胀形技术的可行性。有限元模拟结果显示，S型波纹管的最大壁厚差为设计壁厚的8%,壁厚差大部分为设计壁厚的0%～2.25%;V型波纹管的最大壁厚差为设计壁厚的9.33%,壁厚差大部分为设计壁厚的0%～4.17%,壁厚分布均匀。成形极限图显示，S型和V型波纹管的成形应力状态均在安全区内，而U型波纹管在成形过程中发生破裂。因此，TRB管能成形为壁厚均匀的S型和V型波纹管，但不能成形为壁厚均匀的U型波纹管，模拟与理论设计基本吻合。     

使用TRB管无补料的液压胀形成形阶梯管的研究

建立了TRB(轧制差厚板)管无轴向补料阶梯管液压胀形的有限元模型,研究了TRB管的过渡区和胀形区长度及阶梯管的设计壁厚对终成形件壁厚分布的影响,并对某轴向非对称阶梯管的成形进行了模拟。结果表明:成形件最小壁厚与设计壁厚的最大差值为0.109 mm,为设计壁厚的5.45%,而最大壁厚与设计壁厚的最大差值为0.117 mm,为设计壁厚的5.85%;非轴向对称阶梯管成形中最小壁厚、最大壁厚与设计壁厚的差分别为设计壁厚的4%与4.88%,因此,壁厚分布是均匀的。随设计壁厚增大,壁厚差和最小壁厚与设计壁厚的差增大;过渡区长度增大,壁厚差增大,在过渡区长度小于30 mm时,最小壁厚与设计壁厚的差快速减小,之后变化不明显;胀形区的长度对两个壁厚差的影响规律相似,随账形区长度增大,均为先减后增且壁厚差值变化量不大。     

单侧并列双支管内高压成形应力与应变分析及金属流动研究

为了掌握单侧并列多支管内高压成形时的塑性变形规律,以并列双支管为例,采用数值模拟方法,结合管件形状,分析其应力、应变状态和金属流动规律。研究结果表明:并列双支管在轴向压缩和内压力的共同作用下,支管顶部由于承受双向拉应力,导致壁厚减薄,顶部厚向应变为压应变。支管两侧圆角区由于受到三向压应力使得壁厚增加,圆角区厚向应变为拉应变,支管外侧圆角比内侧圆角的壁厚增加更显著。由于两支管之间(内侧)的主管材料难以流向支管,导致支管仅靠单边轴向压缩完成补料,使得支管中心向内偏移,支管形状呈现非对称结构,从而限制了支管的成形高度。     

聚氨酯橡胶硬度对薄壁三通管内高压成形的影响

以外径为Φ24 mm、壁厚为1.5 mm、长度为120 mm的H85黄铜管为例,以壁厚增减量不超过30％为合格品作为前提,以生成最大支管胀形高度的橡胶硬度为最佳参数,结合胀形实验和有限元仿真共同分析了60～90 HA范围内7种不同硬度的聚氨酯橡胶棒对等径三通管成形质量的影响.研究结果表明:随着橡胶硬度的逐渐增大,支管胀...     

Ti-22Al-25Nb合金板材气压胀形实验及数值模拟

通过气压胀形实验和数值模拟研究了Ti-22Al-25Nb合金板材在高温下的热成形行为,并分析了在930和970℃下的胀形球壳形状和壁厚分布,讨论了胀形部分的微观结构和力学性能。结果表明,在胀形初期,胀形球壳接近球面,随胀形高度的增加逐渐椭球化。在930和970℃下,最终胀形高度分别达到46.25和49.85 mm,壳顶的曲率半径分别达到49.33和49.19 mm。胀形部分壁厚不均匀,从底部至顶部逐渐减小。变形温度对球壳形状影响较大,在930℃时胀形局部形状更加不均。在相同的胀形高度下,930℃下的胀形球壳曲率半径较小且壁厚减薄率较高。此外,在930℃胀形过程中,O相析出并球化,导致O型、V型空洞的产生且硬度下降。而在970℃胀形后,微观组织分布均匀,O相在冷却过程中以层片形式析出,强化了胀形件。     

铝合金板材胀形极限的数值模拟研究

应用韧性断裂准则与有限元数值模拟相结合的方法预测了铝合金板料的胀形极限.将有限元模拟获得板材的应力、应变值代入考虑应力三轴度的Oyane韧性断裂准则进行断裂判断,预测出初始断裂点.准则中的材料常数通过单向拉伸和平面拉伸试验确定.计算了三种铝合金板的半球形凸模胀形极限,计算结果表明,应用Oyane韧性断裂准则能有效地预测铝合金板材的胀形极限.     

Deformation behavior of TC 1 titanium alloy sheet under double-sided pressure

In order to investigate the influence of normal stress through thickness on the formability of sheet metal, the viscous pressure bulge（VPB） tests of an annealed TC1 titanium alloy sheet were carried out under two different conditions： double-sided pressure bulging and conventional single-sided pressure bulging. The automated strain analysis, measurement environment （ASAME） and scanning electron microscope（SEM） were used to study the strain distributions and the fracture morphology of bulged specimens. It is found that thickness strain is increased for double-sided pressure bulging specimens, and the limiting dome height（LDH） of double-sided pressure bulging specimens is increased by 31.8% compared with conventional single-sided pressure bulging specimens. The dimples in fracture surface for double-sided pressure bulging specimens are larger and deeper than those for conventional single-sided pressure bulging specimens. The results indicate that normal stress through thickness is helpful in improving the formability of titanium alloy sheet metal.     

背压对AZ31镁合金板材快速气压胀形的影响

利用快速气压胀形实验,研究背压对AZ31镁合金轧制板材胀形时空洞体积分数、胀形高度和壁厚分布的影响。研究结果表明,在胀形温度为350℃的工艺条件下,胀形件顶部在无背压和加载背压时,空洞的比率分别达到了21%和16%。在相同的应变下,加载背压时获得的胀形件中的空洞比率小于无背压时的空洞比率。背压的加载,能有效降低板材中空洞的分布比率,提高板材的胀形高度,进而提高成形极限。     

异形气雾罐的数值模拟与试验研究

异形金属气雾罐成形中,会产生壁厚减薄严重及皱折破裂等成形缺陷。采用数值模拟的方法,对气压胀形的工艺参数进行优化处理,可以降低胀形区应力,减小壁厚减薄率和改善壁厚分布状况,数值模拟结果与试验验证结果吻合较好,研究结果对工艺优化和过程控制具有实用价值。     

双层管自然胀形变形规律及临界载荷的模拟研究

利用数值模拟技术研究了双层管在管端固定和管端自由两种情况下的液压自然胀形,得到了2种情况下的临界液压胀形力和胀形高度、管件长度、管层厚度等的变形规律。研究结果表明,计算机数值模拟技术在金属复合管胀形技术研究中具有重要的作用。     

5083铝合金三通内高压成形模拟研究

为探讨5083铝合金等径正三通的内高压成形规律,采用有限元模拟首先分析了成形过程的变形情况,其次研究了壁厚以及应力、应变的分布,用成形时应力、应变的变化解释了形成厚度分布趋势的原因。模拟结果表明,支管顶部壁厚减薄,主管以及与冲头接触处明显增厚。在内高压成形的三通铝合金管在几何尺寸及壁厚分布方面,实验结果与有限元模拟值基本吻合。     

LZ91镁锂合金板材的超塑性气胀成形研究

本文利用热拉伸实验、气胀成形实验、金相分析和扫描电镜观察,研究LZ91镁锂合金板材的超塑性、气胀成形性能及其组织结构。结果表明:在热拉伸变形温度为573 K、应变速率为0.001 s-1时,其伸长率可达343.7 %,应变速率敏感指数为0.697,轧制态的LZ91合金板材表现出优良的超塑性;在胀形温度573 K,胀形气压0.06 MPa条件下,板材成形高度为51.14 mm,高径比达1.279,说明该镁锂合金板材具有良好的超塑性成形潜力;在热拉伸变形和超塑性气胀成形过程中,均有动态再结晶现象产生,可有效提高该合金的塑性成形能力;在拉伸断口和胀形件破裂处断口均存在典型的超塑性空洞形貌特征,说明两者的主要变形机制均为晶界滑移,且合金超塑性失效的主要原因是空洞的长大和连接。