變徑管內(nèi)高壓成形送料區(qū)壁厚分布規(guī)律

為了研究變徑管內(nèi)高壓成形過(guò)程中工藝參數(shù)和管坯幾何尺寸對(duì)壁厚分布的影響,通過(guò)力學(xué)分析和全量本構(gòu)方程,推導(dǎo)出變徑管內(nèi)高壓成形厚度分界圓的解析公式.該公式反映了摩擦系數(shù)、膨脹系數(shù)、管端軸向應(yīng)力與內(nèi)壓之比、送料區(qū)相對(duì)長(zhǎng)度、管坯相對(duì)壁厚、零件過(guò)渡錐角等參數(shù)與厚度分界圓相對(duì)位置之間的定量關(guān)系,并與數(shù)值模擬規(guī)律一致.研究表明:隨著摩擦系數(shù)、管端軸向應(yīng)力與內(nèi)壓之比、送料區(qū)相對(duì)長(zhǎng)度的增加,壁厚不變的厚度分界圓距離管端越來(lái)越近,即膨脹區(qū)壁厚減薄區(qū)域是越來(lái)越大的;而隨著管坯相對(duì)壁厚的增加,壁厚不變的厚度分界圓距離管端越來(lái)越遠(yuǎn),即膨脹區(qū)壁厚減薄區(qū)域是越來(lái)越小的.

變徑管是航空、汽車工業(yè)領(lǐng)域常用零件,用來(lái)輸送壓力油、冷卻等。通過(guò)建立相應(yīng)的內(nèi)高壓成形有限元模擬模型,用msc.marc有限元分析軟件進(jìn)行模擬分析,研究了變徑管成形過(guò)程的基本變形特征、成形參數(shù)的影響規(guī)律。模擬分析得知適當(dāng)?shù)靥岣咦冃嗡俾?、減少減薄區(qū)變形持續(xù)時(shí)間有緩解該處過(guò)度減薄的作用,軸向進(jìn)給應(yīng)在減薄前進(jìn)行補(bǔ)料,而不應(yīng)在變形的同時(shí)補(bǔ)充所需金屬。

通過(guò)建立相應(yīng)的內(nèi)高壓成形有限元模擬模型,用dynaform有限元分析軟件進(jìn)行模擬分析,研究了異型變徑管成形的工藝特點(diǎn)、變形特征及成形參數(shù)對(duì)成形質(zhì)量的影響。模擬結(jié)果表明,當(dāng)變徑管直徑變化率較大時(shí),自由脹形很難成形出理想成品,需采用軸向補(bǔ)料。采用合適的內(nèi)壓加載路徑與軸向補(bǔ)料的配合方式能夠顯著控制起皺、破裂缺陷的產(chǎn)生,使較復(fù)雜的異型變徑管順利成形,成形質(zhì)量較好。

以dn250雙波ti-6al-4v鈦合金波紋管為例研究了采用超塑脹形/軸向加載復(fù)合超塑成形工藝成形的鈦合金波紋管的壁厚分布規(guī)律。用arvip3d剛粘塑性殼單元有限元軟件模擬了波紋管在脹形、合模和充滿3個(gè)階段的壁厚減薄情況,分析了筒坯長(zhǎng)度和脹形階段的變形量對(duì)超塑成形后波紋管厚度分布情況影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了波紋管的實(shí)際壁厚分布曲線。結(jié)果表明,與其它成形方法相比,超塑成形的波紋管波峰壁厚減薄率較大,壁厚分布可用jis公式粗略估算。

研究了管材錐形模機(jī)械擴(kuò)徑變形區(qū)應(yīng)力分布的特點(diǎn),根據(jù)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系,分析了變形區(qū)壁厚可能存在的分布規(guī)律,通過(guò)求解變形區(qū)應(yīng)力分布,根據(jù)全量理論和體積不變?cè)瓌t,提出了變形區(qū)壁厚分布的解析式,基于該公式,分析了擴(kuò)徑系數(shù)和摩擦系數(shù)對(duì)壁厚分布的影響,結(jié)果表明,擴(kuò)徑系數(shù)較小時(shí),摩擦系數(shù)對(duì)壁厚分布影響較小,變形區(qū)壁厚均減薄;當(dāng)擴(kuò)徑系數(shù)較大時(shí),變形區(qū)存在壁厚分界面,分界面之前(靠近模具前端)壁厚增厚,分界面之后壁厚減薄,并且摩擦系數(shù)越大,分界面半徑越大。進(jìn)一步數(shù)值模擬證明,該壁厚分布公式正確。

內(nèi)高壓成形

以空調(diào)聯(lián)箱多通管件為研究目標(biāo),運(yùn)用有限元模擬方法對(duì)金屬材料的變形過(guò)程進(jìn)行模擬分析。通過(guò)分析工件壁厚的分布規(guī)律和典型節(jié)點(diǎn)的位移規(guī)律,由此揭示成形過(guò)程的金屬流動(dòng)的一般規(guī)律。結(jié)果表明:端部補(bǔ)料區(qū)金屬沿水平方向流動(dòng)較明顯,成形區(qū)金屬沿支管方向流動(dòng)較明顯,支管間的金屬流動(dòng)量很小,這些規(guī)律為成形工藝的選擇提供了參考依據(jù)。

對(duì)薄壁y型三通管的內(nèi)管壓成形進(jìn)行研究。通過(guò)軸向補(bǔ)料,管材可以被推入模腔從而獲得更高并且相對(duì)減薄率小的支管。但是y型三通管的導(dǎo)向區(qū)較長(zhǎng),在內(nèi)壓作用下管材和模具之間會(huì)產(chǎn)生較大的摩擦力,使得材料難以流入支管。提出了采用多段式?jīng)_頭用來(lái)改變導(dǎo)向區(qū)的內(nèi)壓分布并且減小導(dǎo)向區(qū)的摩擦力的方法。對(duì)鋁合金y型三通管進(jìn)行內(nèi)高壓成形實(shí)驗(yàn),采取兩種方案,分別使用傳統(tǒng)沖頭和多段式?jīng)_頭進(jìn)行對(duì)比。對(duì)壁厚分布和減薄率分布進(jìn)行研究,并對(duì)使用不同沖頭的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

使用有限元模擬方法,在獲得合適總軸向進(jìn)給量以及最大內(nèi)壓的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)探討了軸向進(jìn)給路徑以及內(nèi)壓加載路徑對(duì)t型三通管內(nèi)高壓成形的影響。結(jié)果表明:0~27~30mm為一條最佳的軸向進(jìn)給路徑,即大部分的軸向進(jìn)給應(yīng)該分配在成形第1階段;梯度內(nèi)壓加載方式要明顯優(yōu)于線性內(nèi)壓加載方式,而當(dāng)進(jìn)給壓力為60~90mpa時(shí),梯度加載方式達(dá)到最優(yōu)化。

以空調(diào)聯(lián)箱多支管件為研究目標(biāo),分析它在內(nèi)高壓成形過(guò)程中產(chǎn)生的主要缺陷,并提出在管坯中加入芯軸的解決方案。運(yùn)用有限元方法對(duì)變形過(guò)程進(jìn)行模擬分析,討論不同芯軸放置位置,不同芯軸長(zhǎng)度,不同芯軸內(nèi)徑大小,不同芯軸形狀對(duì)起皺開(kāi)裂的影響程度,得出了最佳的芯軸方案。結(jié)果表明:在管坯中放入芯軸來(lái)緩解缺陷的方案是可行的,這個(gè)方案不僅可緩解缺陷,還可提高支管高度?？照{(diào)聯(lián)箱多支管中長(zhǎng)度為22mm、外徑為11.5mm,內(nèi)徑為5mm的芯軸最為合適。

管件內(nèi)高壓成形技術(shù)

目錄 第一章緒論...............................................................................................1 1.1研究背景.......................................................................................1 1.2管材內(nèi)高壓成形基本原理...........................................................1 1.3管材內(nèi)高壓成形的適用領(lǐng)域.......................................................3 第二章管材內(nèi)高壓成形的影響因素...................

確定管道腐蝕缺陷尺寸的分布規(guī)律對(duì)于提高管道可靠性計(jì)算精度有重要影響,可以更加準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)腐蝕管道剩余壽命。基于概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理,以中國(guó)某管道公司25條管道內(nèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)為研究對(duì)象,采用正態(tài)分布、對(duì)數(shù)正態(tài)分布、gumbel分布、weibull分布以及指數(shù)分布函數(shù)對(duì)腐蝕缺陷尺寸數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,依據(jù)最大似然估計(jì)方法計(jì)算相應(yīng)的分布參數(shù),并通過(guò)k-s檢驗(yàn)和p-p散點(diǎn)圖,對(duì)比不同分布類型的優(yōu)先級(jí),探討不同分布類型對(duì)于管道腐蝕缺陷深度、長(zhǎng)度、寬度隨機(jī)變量的適用性。結(jié)果表明:對(duì)數(shù)正態(tài)分布可以較好地描述管道腐蝕缺陷深度、長(zhǎng)度及寬度參數(shù)的分布規(guī)律。(圖3,表2,參24)

利用數(shù)值模擬對(duì)y型三通管內(nèi)高壓成形過(guò)程進(jìn)行了研究,研究了87mpa～145mpa范圍內(nèi)5條不同內(nèi)壓的加載路徑的成形過(guò)程,分析了過(guò)渡區(qū)內(nèi)凹、支管高度不足等缺陷產(chǎn)生的原因和內(nèi)壓為116mpa時(shí)零件成形過(guò)程中典型位置的壁厚變化,以及內(nèi)壓對(duì)零件壁厚分布的影響。數(shù)值模擬結(jié)果表明,106mpa～126mpa為成形y型三通管合適的壓力區(qū)間,但不同內(nèi)壓成形的零件最小壁厚不同。

對(duì)于y型三通管,由于其結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性,內(nèi)高壓成形過(guò)程中左右沖頭的軸向補(bǔ)料比對(duì)成形有較大的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬,研究了補(bǔ)料比對(duì)y型三通管的壁厚影響規(guī)律以及成形中產(chǎn)生的缺陷。結(jié)果表明:成形后零件左側(cè)過(guò)渡區(qū)圓角處壁厚最大,右側(cè)過(guò)渡區(qū)圓角處次之,枝管頂部壁厚最薄;增加補(bǔ)料比能在一定程度上改善枝管部分的壁厚減薄,但過(guò)度加大左右補(bǔ)料比,會(huì)使試件左側(cè)圓角處產(chǎn)生內(nèi)凹缺陷。

Y型三通管內(nèi)高壓成形機(jī)理及補(bǔ)料比的影響研究

薄壁Y型三通管內(nèi)高壓成形及補(bǔ)料比的影響

面向航空航天輕量化制造對(duì)超薄三通管的需求,開(kāi)展了不銹鋼和鋁合金薄壁三通管內(nèi)高壓成形研究。通過(guò)內(nèi)高壓成形實(shí)驗(yàn)研究,給出y型不銹鋼三通和鋁合金三通內(nèi)高壓成形典型缺陷,采用合理的加載路徑和預(yù)成形工序,實(shí)現(xiàn)了徑厚比(原始管材直徑和壁厚的比值)為183的超薄不銹鋼y型三通管和徑厚比為40的鋁合金薄壁三通管內(nèi)高壓成形。通過(guò)不同補(bǔ)料比y型三通管內(nèi)高壓成形實(shí)驗(yàn)研究,分析了補(bǔ)料比對(duì)y型三通管壁厚和形狀的影響,指出因y型三通管兩端非對(duì)稱,補(bǔ)料比是y型三通管內(nèi)高壓成形的關(guān)鍵工藝參數(shù)。

基于相似模擬試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、數(shù)值模擬及理論分析,系統(tǒng)研究了采動(dòng)區(qū)建筑物地基反力分布規(guī)律,獲得了地基反力與建筑物所處的位置、剛度、長(zhǎng)度、地基系數(shù)、開(kāi)采厚度的關(guān)系:1)位于最大曲率點(diǎn)附近時(shí),地基反力最大,位于最大下沉和傾斜點(diǎn)附近時(shí),地基反力較小;2)地基越軟弱、建筑物長(zhǎng)度越短,地基反力越小;3)采動(dòng)區(qū)建筑物地基反力大小是有限的,這些認(rèn)識(shí)和結(jié)論為采動(dòng)區(qū)建筑物保護(hù)和設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ).

文章分析了內(nèi)高壓成形四通管的工藝性,利用動(dòng)態(tài)顯式算法模擬了等徑四通管內(nèi)高壓成形過(guò)程,給出了有限元模擬結(jié)果并對(duì)其進(jìn)行了缺陷、厚度和枝管成形高度分析,確定了合理的加載路徑。研究表明,四通管減薄區(qū)域是枝管貫通母線中心附近區(qū)域和枝管端面圓環(huán)形區(qū)域;增厚區(qū)域主要在枝管過(guò)渡圓角部位和主管兩端;非對(duì)稱反向壓力可以改善枝管貫通母線中心附近區(qū)域材料的流動(dòng)。

加載路徑對(duì)等徑四通管內(nèi)高壓成形的影響

內(nèi)高壓成形汽車管件技術(shù)