新技术新工艺：双层金属保温容器同步液胀成形过程的数值模拟
2022-01-17【作 者】张帅斌;夏琴香;王甲子;林积财;张剑波
【摘 要】为了实现足球、排球形双层金属保温容器的同步液胀成形,本文采用大型商用有限元软件Dynaform对其成形的过程进行了数值模拟,并就加载压力和加载时间对保温容器外壳胀形量的影响进行了分析。结果表明,保温容器外壳的最大主应变及最大壁厚减薄率主要分布在焊缝附近,花纹纹线附近的厚度不均现象比其它部位更明显;随着加载压力和加载时间的增加,保温容器外壳的胀形量增大,贴模性更好,花纹纹理更加清晰。
双层金属容器由于自身的结构特点，已经被广泛地应用于保温及低温容器的制造上，例如保温容器：保温瓶、保温杯、保温桶等；低温容器：液氢、液氧以及液化天然气低温储罐等。其共有的结构特点是，将容器制造成双层结构，在双层金属容器中间填充隔热材料，并将两层容器之间抽成真空状态，使其成为良好的保温容器。
液压成形因其诸多优点而被广泛应用于板料成形中，但目前的液压成形多局限于单层板料的单次液压成形，对于双层板料的同步液压成形则少有研究和应用。为了能够更好地控制双层金属同步液压胀形件的质量，研究和预测胀形中可能出现的缺陷，为实际的生产提供参考和指导，有必要对成形过程的相关参数进行研究。而采用计算机数值模拟的方法可方便地进行参数调整，从而大大缩短产品工艺开发设计时间、降低设计费用。
【结 语】通过对足球、排球形双层金属保温容器同步液胀成形的有限元数值模拟，得出以下主要结论。
1、在保温容器外壳的液胀成形过程中，最大主应变及最大壁厚减薄率主要分布在容器外壳的焊缝附近。
2、为保证带有一定花纹纹理的液压胀形件的成形质量，有必要严格控制凹模上花纹凸起的高度及其过滤圆角的大小，以利于减小花纹纹线附近的主应变，缓解圆角过渡处材料的厚度不均问题。
3、保温容器外壳的胀形量随加载压力的增大而增大，即贴模性随加载压力的增加而更好，花纹纹理随加载压力的增加而更加清晰。
4、保温容器外壳的胀形量随加载时间的延长而提高，即塑性变形随加载时间的延长更加充分，花纹纹理随加载时间的延长而更加清晰。
以下是正文：
