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鋁變徑管內高壓形成過程

作者: 來源: 日期:2020/6/13 17:18:52 人氣:83

防銹鋁變徑管接頭是航空范疇常用的一種關鍵零件, 用來保送壓力油、 空調冷卻液等, 故對最終成形零件的壁厚分布和幾何尺寸懇求非常嚴厲, 而用熱擴口的方法達不到此項懇求。 內高壓成形技術一個突出的優點是成形件壁厚分布均勻、 減薄量少、鋁變徑 管徑脹形量大, 故可采用內高壓成形技術來成形此種零件。 本文作者應用數值模擬方法研討了低塑性材料—防銹鋁變徑管接頭內高壓成形過程, 論述材料在內高壓成形過程中的活動規律。

 

內高壓成形基本工藝過程是經過內部加壓和軸向凸模加力補料把管坯壓入到模具型腔使其成形, 見圖1。 有時需求把管坯預彎成接近零件外形, 然后加壓成形。

加載方式

鋁變徑管內高壓成形零件過程中, 失效方式可以有很多種, 主要有屈曲、 死皺、 折疊、 分裂和內壁起皺等。 所觸及的零件由于長徑比較小, 其主要失效方式為死皺和分裂, 以下針對此兩項來研討管坯成形過程中的材料活動過程對成形過程影響的控制戰略, 以及管坯成形過程中管厚的分布。

鋁變徑在影響零件內高壓成形的工藝參數中, 最主要的是內壓和凸模的位移進給, 作者主要對此兩個參數對零件成形的影響中止分析。 如圖2所示零件既需求有均勻的壁厚, 并且還有較大的收縮量。鋁變徑 管坯材料的塑性也比較差, 故成形較困難, 需求有最佳的工藝參數如內壓和位移之間的匹配。 普通, 內壓隨凸模位移的變化可以分為兩種: 第一種是當凸模位移變化時, 內壓堅持不變, 最后用高內壓中止整形, 可以稱之為雙線性變化控制,第二種是當位移變化時, 內壓也呈現出一定的升高變化趨向, 可以稱為單線性變化控制, 如圖5所示。 關于第二種情況, 參數變化復雜, 不易找到最佳工藝參數, 并且針對一定外形、 材料的管坯, 在其未貼模之前, 其極限成形壓力是一定的, 假設過大, 就會構成成形分裂。 故僅對第一種情況中止研討, 工藝參數設置為凸模位移10.0到15.0 mm, 內壓為0到10.0 MPa,為模擬時內壓加載和凸模運動曲線表示圖, 根據細致情況中止組合, 從而研討材料在不同工藝狀況下的活動情況。

關于不同內壓下, 在成形初始階段, 管坯的變外形況如圖6所示。 可以看出, 在內壓為零的情況下, 管坯產生了塑性失穩的現象, 材料的活動變形主要集中在管坯的中部, 其截面外形像一個菱形, 而非一個環皺, 此時即使再施加內壓, 材料也可能由于局部變形而破壞。 在內壓為1.0 MPa時, 并未呈現菱形失穩, 而在管坯的兩端、 靠近模具約束處的板料首先產生失穩, 呈現起皺現象, 并且起皺的曲率較小, 假設繼續變形, 很有可能呈現死皺的現象。 在內壓為3.0 MPa時, 在管坯自由脹形區呈現6個皺。 而內壓為5.0 MPa時, 在管坯自由脹形區呈現4個皺, 內壓為5.5 MPa時, 在管坯自由脹形區呈現3個皺。 可以看出, 隨著內壓的增大, 在管坯自由脹形區呈現的皺數量越少, 每個皺的曲率也越大。 在各種情況下, 每個皺的峰處都貼靠模具, 也是管壁減薄量最大處, 此處在以后的脹形過程中, 沿徑向不會再發作變形。

由于鋁變徑管內高壓成形過程中, 內壓與凸模位移之間關系并不是簡單的線性關系, 局部材料要經過起皺彎曲, 然后高壓整形反彎曲, 變形猛烈, 管壁厚度變化無規律。 經過研討內高壓成形過程中管材壁厚變化的趨向, 可以預測管材最終的成形外形, 較便當地尋覓最優化的成形工藝控制參數。

經過對低塑性材料變徑管接頭內高壓成形的數值模擬及相應的實驗研討, 可以得出以下結論:

1) 在內高壓成形過程中, 控制材料的活動過程非常關鍵。 在最終整形前, 應使材料合理活動, 在成形部位構成合理幾何外形, 以具有足夠的補料量, 可減少管壁在脹形時的分裂的傾向。

2) 在內高壓成形過程中, 經過對管坯壁厚分布的變化趨向, 可以看出壁厚變化曲線具有拐點, 整形前管坯幾何外形對最終壁厚分布及成形極限影響龐大。

3) 內高壓成形經過控制參數之間的最佳匹配, 可以得到管坯最大脹形量, 并且壁厚分布均勻。 即使關于低塑性材料也可以最大程度發揮材料的塑性性能。


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