内高压成形过程塑性失稳起皱分析

内高压成形过程中,管材的轴向失稳大多发生在塑性阶段,对应的起皱临界载荷是管材进入塑性阶段时的屈服载荷与塑性起皱载荷之和.对于塑性起皱,采用线性硬化材料模型,将本构方程的起算点设置在理想线性强化的起始位置即屈服点,使本构方程有线性形式,建立管材内高压成形起皱临界应力解析表达式.以此为基础讨论力学性能及应力比等对管材内高压成形塑性起皱的影响.结果表明:弹性模量和屈服强度是影响管材抵抗轴向起皱能力的主要力学参数,两者变化参量(决定了管材轴向抗皱能力的变化.当(λ>0时,起皱临界应力绝对值随之增大;当(λ<0时,起皱临界应力绝对值随之减小.应力比对起皱临界应力影响存在两种情况:当最小起皱临界应力对应的起皱失稳发生在颈缩失稳之前,起皱临界应力绝对值随应力比绝对值的增大先减小后增大;当最小起皱临界应力对应的起皱失稳发生于临界颈缩失稳之时,起皱临界应力绝对值随应力比绝对值的增大单调增加.     

内高压成形机理与关键技术

在中国国家杰出青年科学基金资助项目“镁合金热态液力成形技术”、中国国家自然科学基金资助项目“轻体件高内压液力成形机理的研究”、“管材热态内压成形新方法及其机理研究”和“激光拼焊管内高压成形机理”、以及中国教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助项目“镁合金热态内高压成形机理研究”共同资助下,开展内高压成形机理及关键技术研究,在内高压成形塑性变形规律、起皱和破裂等失稳行为、提高成形极限和降低成形压力方法,以及液力胀接、热态内压成形和拼焊管内高压成形等方面取得重要进展,并在汽车和航天等领域实现内高压成形技术产业化应用,报告上述研究的理论和工程体系。 根据塑性变形特点,将内高压成形分为变径管内高压成形(IHPF of TPVD)、弯曲轴线管内高压成形(IHPF of TPCA)和多通管内高压成形(IHPF of TPB/BT)等3类,提出IHPF of TPVD由充填、成形、整形等步骤组成,IHPF of TPCA由弯曲、预成形、内高压成形等步骤组成,IHPF of TPB/BT由胀形、补料、整形等步骤组成。以此为出发点,通过实验和理论分析,研究IHPF塑性变形规律与失稳行为。     

AA6061铝合金管材热态气压成形性能及微观组织(英文)

为测试AA6061挤压管材的成形性,在350~500°C进行自由胀形实验,为复杂结构件的热态金属气压成形(HMGF)提供基础。通过测量最大胀形率(MER)和破裂压力直接表征加热状态下管材的成形性能。测量不同位置的维氏硬度,进行断口的SEM分析,并通过EBSD方法分析沿轴向和环向的微观组织。结果表明,在425°C下胀形时最大胀形率达到极值86%。随着温度的升高,破裂压力从4.4MPa降至1.5MPa。破裂位置的维氏硬度略高于其它部位。在高温下发生微孔聚集型断裂,在500°C出现过热组织。胀形时随着温度的升高,初始的细小等轴晶粒开始长大并沿轴向和环向被拉长。     

管材轴压液力成形中的摩擦与密封

管材轴压液力成形是一种生产中空轴类零件的成形技术,其在汽车和航空航天等领域有广泛的应用前景。管坯和模具间的摩擦是影响管件成形过程的关键因素,现已成为目前人们研究的热点之一。本文对管材轴压液力成形中的摩擦和密封问题进行了概述,提出了一种新的管端密封和导向形式,有效地改善了管坯和模具间的摩擦,同时获得了较好的密封效果。     

方截面轻体件的内高压成形研究

管坯内压液力成形工艺由于能够节省材料、降低成本、提高零件机械性,因此近年来在汽车、航空航天等领域中得到了广泛应用。本文针对目前该工艺存在的轴向量与内压之间的匹配关系问题,通过有限元模拟手段分析了由圆柱管坯成形空心方截面零件过程中加载路径对工艺的影响,为该工艺面向生产提供了一定的参考依据。     

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、 ...     

TA2钛合金管材热态气压胀形性能及力学性能(英文)

通过单向拉伸试验测试TA2钛合金管材在700~850°C和4×104s1~4×101s1应变速率下的力学性能,观察拉伸断口形貌。开发管材热态胀形实验装置,测试管材在770~950°C的热态气压胀形性能,获得胀破压力和极限胀形率随温度的变化规律,并对典型的破裂形式进行分析。结果表明:TA2钛合金管材的抗拉强度随着温度的升高或应变速率的减小而减小;总伸长率显著增大(142%~331%)。热态气压胀形时,随着温度的升高,胀破压力从6.5MPa单调下降至1.2MPa,极限胀形率呈先增加后降低的变化趋势,在890°C时达到最大值,约70%。在不同温度下气胀时,出现环向破裂、轴向破裂及分散破裂3种不同的破裂形式。TA2钛合金管材适合的热态气压成形温度区间为860~920°C。     

镁合金大膨胀率管件差温内压成形(英文)

针对镁合金管材热态内压成形存在的壁厚不均、膨胀率小等问题,提出利用温度差控制变形的差温内压成形新方法,设计差温内压成形模具设计,并沿管材轴向建立带有温度梯度的非均匀温度场,研究在一定的加载路径下,成形区和送料区的温度差对试件轴向壁厚均匀性的影响。研究结果表明:选择合适的温差可使成形件送料区增厚减小,壁厚均匀性提高,最佳温差为150°C。分析差温内压成形预制坯形状对极限膨胀率的影响,使用膨胀率为35%的变径管作为预制坯,可获得66.2%的极限膨胀率。     

AZ31B管材热态内高压成形性能的测试(英文)

为测试AZ31B挤压管材的内高压成形性能,分别进行管材环向拉伸实验和管材胀形实验,实验温度最高达480°C。通过实验获得管材的环向总延伸率和最大胀形率,同时对胀破后的断口形貌进行分析。结果表明,随着实验温度的变化,环向总延伸率和最大胀形率的变化趋势类似,而和轴向总延伸率的变化趋势差别很大。在160°C左右,环向总延伸率和最大胀形率都达到一个极值,此后两者迅速降低。当达到转变温度后,环向总延伸率和最大胀形率又开始迅速增加。当实验温度超过420°C时,在断口上出现过烧组织。因此,尽管在更高的温度下可以获得更好的成形性能,所测试管材的成形温度还是应低于420°C。     

AZ31B镁合金挤压管材的内高压成形性能

通过拉伸实验和胀形实验研究了不同温度下AZ31B镁合金挤压管材的成形性能.结果表明,随着温度的升高,管材的轴向拉伸成形性能明显提高,但其胀形性能并没有相应变化.这主要是因为挤压过程导致管材环向变形性能与轴向变形性能存在较大差别,管材具有明显的各向异性特征.此外,采用分流模挤压的管材,沿管材环向还存在若干条焊缝.在热态下胀形时,焊缝成为最薄弱的部位从而提前破裂,降低了管材的整体胀形性能.