鈦環(huán)形管成形過程的有限元模擬.pdf

1、純鈦無縫環(huán)形管是一種應(yīng)用于航空、航天、汽車行業(yè)的特殊部件，用它制成的鈦環(huán)形氣瓶具有體積小，重量輕，能夠承受高壓的特點(diǎn)。其壁厚的均勻性直接影響到產(chǎn)品耐高壓、等強(qiáng)度和減重的技術(shù)要求，進(jìn)而影響到整體的性能。因此，研究鈦合金環(huán)形管的加工工藝意義重大。 本文通過數(shù)值模擬和試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法，以MSC/AutoForge有限元模擬軟件為開發(fā)平臺，對純鈦環(huán)形管的推制成形過程進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要結(jié)論如下： (1)采用阿基米德螺線作為

2、模具擴(kuò)徑變形段的中軸線，有利于管坯變形時金屬的流動，使凹面金屬充分向凸面流動，從而避免傳統(tǒng)彎管工藝變形時內(nèi)側(cè)增厚，外側(cè)減薄的壁厚不均現(xiàn)象。 (2)阿基米德螺線常數(shù)α是牛角芯模設(shè)計的關(guān)鍵，也是保證彎管壁厚均勻的前提。當(dāng)α較小時，有利于推制進(jìn)行，但壁厚減薄劇烈；α較大時，有利于壁厚均勻，但容易出現(xiàn)起皺現(xiàn)象。本文較佳的α值在1.0左右。 (3)擴(kuò)徑比較大時，出現(xiàn)內(nèi)側(cè)減薄現(xiàn)象，彎管壁厚公差偏大；當(dāng)擴(kuò)徑比較小時，內(nèi)側(cè)增厚，壁厚的公

3、差也偏大，也容易發(fā)生起皺現(xiàn)象。合理的擴(kuò)徑比能夠使彎曲增厚和擴(kuò)徑減薄的作用相互抵消，從而保證壁厚均勻。本文較佳的擴(kuò)徑比為1.3左右。 (4)推制速度較小時，彎管內(nèi)側(cè)厚度減薄，隨著推制速度的增大，內(nèi)側(cè)壁厚逐漸增加；當(dāng)推制速度超過4.0mm/s時，易出現(xiàn)起皺現(xiàn)象，壁厚公差明顯增大。本工藝較佳推制速度范圍是3.5mm/s左右。 (5)推制溫度的較佳范圍是750～800℃，管坯在牛角芯模出口處的表面溫度不應(yīng)低于600℃，否則容易造