高强钢22MnB5扭力梁热成形热力耦合数值模拟

为了探究高强钢管22MnB5热气胀成形V型截面扭力梁的工艺,采用热力耦合数值模拟的方法研究了高温成形时扭力梁温度场、应力场、应变场、壁厚分布规律以及成形精度.研究发现:成形结束时,由于温度场分布的差异,各个区域材料流变性能不同,因此,最大主应力位于温度场较低区域,最大主应变位于温度场较高且膨胀量较大区域;随着试件初始温度的提高,成形后试件最低温度和最大减薄率均增大,成形精度提高;随着摩擦系数的增大,成形后试件最大减薄率增大.研究表明:当初始试件温度为850℃、摩擦系数为0.1、整形气压20 MPa时,成形后得到成形精度较高,最大减薄率为14%的试件,且成形后最低温度为499℃,高于马氏体开始转变温度.     

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。     

变径管内高压成形的厚度分界圆

为了研究变径管内高压成形过程中工艺参数和管坯几何尺寸对壁厚分布的影响,通过力学分析和全量本构方程,推导出变径管内高压成形厚度分界圆的解析公式.该公式反映了摩擦系数、膨胀系数、管端轴向应力与内压之比、送料区相对长度、管坯相对壁厚、零件过渡锥角等参数与厚度分界圆相对位置之间的定量关系,并与数值模拟规律一致.研究表明:随着摩擦系数、管端轴向应力与内压之比、送料区相对长度的增加,壁厚不变的厚度分界圆距离管端越来越近,即膨胀区壁厚减薄区域是越来越大的;而随着管坯相对壁厚的增加,壁厚不变的厚度分界圆距离管端越来越远,即膨胀区壁厚减薄区域是越来越小的.     

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。     

内压分布对内高压成形Y型三通管壁厚均匀性的影响(英文)

对薄壁Y型三通管的内管压成形进行研究。通过轴向补料,管材可以被推入模腔从而获得更高并且相对减薄率小的支管。但是Y型三通管的导向区较长,在内压作用下管材和模具之间会产生较大的摩擦力,使得材料难以流入支管。提出了采用多段式冲头用来改变导向区的内压分布并且减小导向区的摩擦力的方法。对铝合金Y型三通管进行内高压成形实验,采取两种方案,分别使用传统冲头和多段式冲头进行对比。对壁厚分布和减薄率分布进行研究,并对使用不同冲头的结果进行对比。     

板材成对液压成形工艺加载路径对成形性的影响(英文)

板材成对液压成形可以用于制造复杂几何截面的空腔构件,通过合理的工艺加载路径可以实现板材的流动控制。研究非焊接板材成对液压成形工艺以及两个主要工艺参数(合模力和液压力)的影响。通过理论计算研究不同合模力对应的极限液压力,得到极限液压力曲线,揭示不同工艺参数组合对变形行为的影响规律。通过有限元分析和实验研究验证了理论值,结果表明它们之间具有较好的一致性。实验采用2种线性加载路径和1种阶梯型加载路径研究加载路径对变形行为和零件成形性的影响,结果表明采用阶梯型加载路径可以得到很好的成形性。     

大型低速增压风洞制造关键技术与成形机理

在中国国家自然科学基金重点项目《特大件成形制造技术基础研究》和中国哈尔滨市科技创新人才研究专项资金项目《异型截面法兰的精密弯曲成形技术》共同资助下,针对中国4 m量级试验段尺寸低速增压风洞(PLSWT)关键制造技术开展理论研究。PLSWT关键制造技术由8 500 mm环形密封法兰模压弯曲制造技术、双三次曲面构型收缩形体曲面板材半多点成形工艺、风洞全尺度有限元分析及气压结构强度校核共同组成。提出PLSWT关键制造技术体系研究报告。创立了8 500 mm环形密封法兰(RSF)模压弯曲成形制造技术。     

轿车转向节臂零件内高压成形工艺研究

研究了某型号轿车转向节臂零件的内高压成形工艺,并成功试制出样件。样件横截面主要为矩形空心截面,且沿轴线截面形状尺寸变化很大,因此需要采用管材通过预成形和终成形两个工序来完成。在预成形中,通过内部液压和轴向力的合理匹配,使最大膨胀量达到70％的预成形件;然后在终成形模具中进行压弯、合模和内高压成形,获得壁厚、外形尺寸均满足设计要求的最终零件形状。由于管材截面连续,无焊接边,因此整体刚度、强度均比冲压焊接件有所提高,并有助于提高疲劳强度。     

不锈钢方形截面空心构件内高压成形研究

对不锈钢方形截面空心构件内高压成形进行了实验研究,比较了有无轴向进给和加载路径即内压和轴向进给关系对方形截面构件影响。分析产生折叠、起皱和开裂尤其在圆角过渡区产生开裂的原因,给出了成形的合格零件壁厚分布规律。     

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。