中北大学学报:管材径压胀形装置开发及试验研究
2022-08-26【作 者】杨连发;陈奉军
管材径压胀形是指管材在内部液体压力及外部径向压力共同作用下复合成形的工艺方 法 ,属于管材液压成形的一 个新 的发展 方 向l1].相对于常规的液压成形方式 ,它具有材料贴模性好 、成形液压力和锁模力小 、成形零件质量高等特点 ,特别适合于轴向尺寸大 、受模具结构形状限制而补料困难的异形面中空件的成形加工 ,在航空航天 、汽车及船舶等领域具有很好的应用前景 [2]。为此 ,一些 学者 对这 种新 工艺 展 开 了研 究 .Mason[3]提 出 了径 压胀 形 的概 念 ,指 出此种 成 形方 法 可 以有 效地 改 善管 件 的壁 厚 分布 并降 低成 形 液压 力.Hwang等 运 用 数值 模 拟 方法 对 自然胀 形 与径 压胀 形 的成形 特 点进 行 对 比分 析 ,结果 发现 :将 圆形管 材径 压胀 形 成矩 形 截 面时所 需 的最大 成形 液 压力 、最 大锁 模 力仅 为 自然 胀 形 的 5% 及7% ,且 零 件厚度 分 布更加 均 匀 ,材料 填 充性 、贴 模性 更 好.Hwang等[4-5] 用 数 值模 拟方 法 分析 了将 圆形 管材 径压 胀 形成 为 三角 形 截 面零 件 的变 形 情况 ,再 次 得 出 了与此 前 相似 的结 果.Kang等[7] 对 圆形 管 材 径压胀 形 成 复杂 截 面零 件 的过 程 进行 数 值模 拟 ,分 析 了管 材尺 寸 对径 压 胀 形成 形性 能 的影 响情 况 .邓 洋 、杨 连发[8]对 不 锈钢 管 材 的径 压胀 形 过 程进 行 了数值 模 拟 ,分 析 了加 载 方式 、摩 擦 条件 等对 材 料填 充 性 及成形 性 的影 响.目前对 管材 径 压胀 形 的研究 主要 基 于数值 模 拟方 法 ,试 验研 究 鲜见 报 道.本 文 开发 一套管材径 压胀 形试 验 装置 ,在此 试验 装 置上 进行 管 材径 压 胀形 试验 研 究 ,分 析管 材径 压胀 形 的变 形特 点 和成形 性能。
【结 论】
开 发 了一种 管 材径 压 胀形 试 验装 置 ,采用 该 装 置对 圆形 管材 在 不 同管端 约 束 、不 同摩擦 条 件及 不 同液 压力 下 进行 径压 胀 形试 验 研究 ,得 到 以下 结论 :
① 试 验 结果 表 明 ,所 开发 的装置 具 有结 构 简单 、操作方便 、工作 可靠 、无需 专用 胀形 机等 特点 ,能满 足管 材径 压胀 形试 验研 究 的要 求。
② 径 压胀 形过 程 中 ,液压 力越 大 ,管件 截面 轮廓 形状 越不 对称 ,壁 厚分 布越 不均 匀 ,减薄越 严 重 ,但 填充性 却 越好 ;相对 管端 自由来 说 ,管端 固定 时管 件 的截 面轮廓 形状 对称 性更 好 ,壁 厚分 布更 均匀 ,但 填充 性更 差 ;管件 表面 有润 滑时 ,可 以有效 提 高管 件截 面 轮廓 形状 的对称 性 、壁厚 分 布均 匀性 和材 料填 充 性。
③ 摩 擦 力 的不 对称 性是造 成成 形管 件截 面轮 廓形 状 非对 称 性 的主要 原 因 ,摩 擦力 对成 形 管件 的表 面质 量亦 有较 大 影响 ;减 小摩擦 力可 以延迟 破 裂 的产生 ,从 而提 高管 材 的成形 性 能。
④ 在 自由胀 形 阶段 ,有 效 的成形 液 压力 范 围 比较窄 ,要 合理 确定 成形 液压 力 ,否则 容 易造成 管 件破 裂 、填 充不 足或 者压 塌现 象。
以下是正文: