热加工工艺：不锈钢弯头软模胀形凹模的失效分析
2022-08-10【作 者】王龙祥;温彤;雷杰
胀形工艺能成形出其他方法难以制造的中空零件，且制件的表面质量好、强度高[[1-3]。图1所示的不锈钢中空弯头，由于具有极小的弯曲半径以及特殊的底部圆角过渡区，而难于采用普通冲压方式成形。实际工艺是将板坯拉深成直筒形件，再胀形为一边开口的弯头及底部鼓形的形状，最后加工出底部中间的孔。考虑到工装成本以及操作方便，胀形传压介质采用聚氨酷橡胶。胀形前，将聚氨酷棒塞入筒形坯料中，整体放入图2所示的凹模，利用一凸模向下推挤聚氨酷完成弯曲和底部的胀形。但现场生产中，胀形凹模极易出现开裂(图2)，且局部区域磨损严重。即使选用很好的模具材料，模具寿命也很低。
本文利用ABAQUS分析软件，模拟了以聚氨酷橡胶一类的超弹性体作为传压介质的弯头胀形过程，探讨了该不锈钢弯头胀形凹模失效的主要原因，提出了相应的工艺与模具改进措施。
采用显式算法模拟了以橡胶类超弹体为传压介质的不锈钢弯头软模胀形过程，分析了胀形凹模开裂和磨损失效的原因，由此提出了相应的工艺与模具结构改进措施。主要结论如下:
（1）胀形后期，坯料上端的材料不再向下流动，凹模底部圆角过渡区凹槽部位坯料的成形主要靠材料的变薄。此时，成形载荷与橡胶内压力急剧增大。
（2）凹模开裂的主要原因是，胀形后期圆角过渡区附近材料所受的应力较大，超过了材料的强度极限。同时，模拟和实际生产都发现，凹模型腔圆角过渡区上侧位置的高压应力，造成了该区域磨损严重。
（3）可从成形工艺、模具结构等方面改进，以提高模具的寿命。如尽量降低摩擦、工艺上改为二次成形，以及采用预应力结构的凹模等。
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