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铝变径管内高压形成过程

作者: 来源: 日期:2020/6/13 17:18:52 人气:0

防锈铝变径管接头是航空范畴常用的一种关键零件, 用来保送压力油、 空调冷却液等, 故对最终成形零件的壁厚分布和几何尺寸恳求非常严厉, 而用热扩口的方法达不到此项恳求。 内高压成形技术一个突出的优点是成形件壁厚分布均匀、 减薄量少、铝变径 管径胀形量大, 故可采用内高压成形技术来成形此种零件。 本文作者应用数值模拟方法研讨了低塑性材料—防锈铝变径管接头内高压成形过程, 论述材料在内高压成形过程中的活动规律。

 

内高压成形基本工艺过程是经过内部加压和轴向凸模加力补料把管坯压入到模具型腔使其成形, 见图1。 有时需求把管坯预弯成接近零件外形, 然后加压成形。

加载方式

铝变径管内高压成形零件过程中, 失效方式可以有很多种, 主要有屈曲、 死皱、 折叠、 分裂和内壁起皱等。 所触及的零件由于长径比较小, 其主要失效方式为死皱和分裂, 以下针对此两项来研讨管坯成形过程中的材料活动过程对成形过程影响的控制战略, 以及管坯成形过程中管厚的分布。

铝变径在影响零件内高压成形的工艺参数中, 最主要的是内压和凸模的位移进给, 作者主要对此两个参数对零件成形的影响中止分析。 如图2所示零件既需求有均匀的壁厚, 并且还有较大的收缩量。铝变径 管坯材料的塑性也比较差, 故成形较困难, 需求有最佳的工艺参数如内压和位移之间的匹配。 普通, 内压随凸模位移的变化可以分为两种: 第一种是当凸模位移变化时, 内压坚持不变, 最后用高内压中止整形, 可以称之为双线性变化控制,第二种是当位移变化时, 内压也呈现出一定的升高变化趋向, 可以称为单线性变化控制, 如图5所示。 关于第二种情况, 参数变化复杂, 不易找到最佳工艺参数, 并且针对一定外形、 材料的管坯, 在其未贴模之前, 其极限成形压力是一定的, 假设过大, 就会构成成形分裂。 故仅对第一种情况中止研讨, 工艺参数设置为凸模位移10.0到15.0 mm, 内压为0到10.0 MPa,为模拟时内压加载和凸模运动曲线表示图, 根据细致情况中止组合, 从而研讨材料在不同工艺状况下的活动情况。

关于不同内压下, 在成形初始阶段, 管坯的变外形况如图6所示。 可以看出, 在内压为零的情况下, 管坯产生了塑性失稳的现象, 材料的活动变形主要集中在管坯的中部, 其截面外形像一个菱形, 而非一个环皱, 此时即使再施加内压, 材料也可能由于局部变形而破坏。 在内压为1.0 MPa时, 并未呈现菱形失稳, 而在管坯的两端、 靠近模具约束处的板料首先产生失稳, 呈现起皱现象, 并且起皱的曲率较小, 假设继续变形, 很有可能呈现死皱的现象。 在内压为3.0 MPa时, 在管坯自由胀形区呈现6个皱。 而内压为5.0 MPa时, 在管坯自由胀形区呈现4个皱, 内压为5.5 MPa时, 在管坯自由胀形区呈现3个皱。 可以看出, 随着内压的增大, 在管坯自由胀形区呈现的皱数量越少, 每个皱的曲率也越大。 在各种情况下, 每个皱的峰处都贴靠模具, 也是管壁减薄量最大处, 此处在以后的胀形过程中, 沿径向不会再发作变形。

由于铝变径管内高压成形过程中, 内压与凸模位移之间关系并不是简单的线性关系, 局部材料要经过起皱弯曲, 然后高压整形反弯曲, 变形猛烈, 管壁厚度变化无规律。 经过研讨内高压成形过程中管材壁厚变化的趋向, 可以预测管材最终的成形外形, 较便当地寻觅最优化的成形工艺控制参数。

经过对低塑性材料变径管接头内高压成形的数值模拟及相应的实验研讨, 可以得出以下结论:

1) 在内高压成形过程中, 控制材料的活动过程非常关键。 在最终整形前, 应使材料合理活动, 在成形部位构成合理几何外形, 以具有足够的补料量, 可减少管壁在胀形时的分裂的倾向。

2) 在内高压成形过程中, 经过对管坯壁厚分布的变化趋向, 可以看出壁厚变化曲线具有拐点, 整形前管坯几何外形对最终壁厚分布及成形极限影响庞大。

3) 内高压成形经过控制参数之间的最佳匹配, 可以得到管坯最大胀形量, 并且壁厚分布均匀。 即使关于低塑性材料也可以最大程度发挥材料的塑性性能。


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