簡單加載路徑下管材徑壓脹形的成形性研究.pdf

1、管材徑壓脹形技術(shù)(THFRC)特別適合于制造長徑比大、周向截面復(fù)雜的中空零件,可以解決傳統(tǒng)液壓成形技術(shù)因軸向補料困難而導(dǎo)致的填充性不足、壁厚過度減薄而破裂等問題。但是,THFRC是一種新技術(shù),加載路徑及成形條件對 THFRC成形性能的影響較大,而針對這方面的系統(tǒng)研究較少。為此,本課題運用理論與試驗相結(jié)合的方法,采用簡單加載路徑及各種成形條件對 THFRC的成形性能進行了深入研究。
　　根據(jù) THFRC原理,開發(fā)了一套試驗裝置,對1

2、Cr13Mn9Ni1N管材脹形成正方形管的過程進行試驗研究,同時通過 DYNAFORM有限元分析軟件對管材脹形過程進行數(shù)值模擬,并通過對試驗和模擬結(jié)果的對比分析,驗證了模擬結(jié)果的正確性。
　　本課題提出了一種新型的 THFRC脹形區(qū)摩擦系數(shù)測量方法,基于該方法開發(fā)了摩擦系數(shù)測量裝置,并通過試驗驗證了該方法的正確性。通過數(shù)值模擬方法研究了摩擦條件對 THFRC成形精度的影響規(guī)律。結(jié)果表明:當(dāng)摩擦系數(shù)恒定(變化)時,成形內(nèi)壓力(摩擦系

3、數(shù))越小,THFRC成形精度越好。
　　由于成形條件對 THFRC成形件的成形性能影響較大,本課題采用了線性和恒壓兩種簡單加載路徑,并結(jié)合不同成形條件,對管材的成形性進行了深入研究。結(jié)果表明:管端約束方式對成形件在兩種加載路徑下的壁厚均勻性及線性加載路徑下的材料填充性均影響較大;另外,恒壓加載路徑下 THFRC成形件的填充性最好、壁厚分布最不均勻,最易發(fā)生破裂;線性加載路徑下的結(jié)果次之;線性加載路徑下自然脹形件的填充性最差、壁厚分

4、布最均勻。
　　最后,通過數(shù)值模擬獲取了 THFRC成形件在不同成形條件下的極限載荷,采用回歸分析法推導(dǎo)出了精確的極限載荷與材料填充性及壁厚均勻性的數(shù)學(xué)關(guān)系。并預(yù)測了 THFRC成形件的潛在破裂位置,即圓角中部和圓角過渡處。
　　本課題的研究成果為 THFRC成形性能的合理評價、零件成形精度的提高奠定了理論和實踐基礎(chǔ),具有很強的實用價值。提出的 THFRC脹形區(qū)摩擦系數(shù)測量方法已授權(quán)國家發(fā)明專利(ZL201010183838