内高压成形机原理研究及其应用

发表时间：2018-09-12 16:09

摘要剖析内高压成形常见缺点方式, 用弹塑性安稳理论给出起皱条件及首要影响要素, 评论怎么断定最佳加载途径等机理问题, 用数值模仿探讨了皱纹的使用和操控, 扼要介绍在国产首台内高压成形机上进行的铝合金和不锈钢内高压成形实验研究结果。结果表明跟着内压力添加, 起皱临界轴向力逐步进步 ,即便管坯处于纯剪状况, 是理论上最佳加载途径, 能确保管坯不发作起皱现象, 一起能确保壁厚不变。实践工艺操控应尽量靠近该加载途径。提出并非一切皱纹都是缺点的观念, 使用有利皱纹可以削减壁厚减薄。要害词内高压成形液压成形弹塑性失稳数值模仿

前语

内高压成形是一种加工空心轻体件的先进制作技能。内高压成形件具有质量轻, 强度与刚度好,零件和模具数量少和本钱低一级优点。近年来内高压成形在汽车工业得到越来越广泛的应用, 已经用于制作轿车底盘构件、车身构件和排气管件等,估计约占轿车 50％左右的结构件将逐步选用内高压成形件替代传统的冲压焊接件。

内高压成形是在内压和轴向进给联合效果下的杂乱成形进程。只要给出内压力与轴向进给的合理匹配, 才干防止发作开裂和起皱等缺陷, 取得合格零件。剖析了内高压成形常见缺点发作的原因, 用弹塑性安稳理论给出起皱条件及首要影响要素, 评论怎么确定最佳加载途径等内高压成形的机理问题。提出并非一切皱纹都是缺点的观念, 并探讨了皱纹的使用和操控。扼要介绍在国产首台内高压成形机上进行的部分实验研究结果。

1. 内高压成形原理

内高压成形原理是经过内部加压和轴向加力补料把管坯压入到模具型腔使其成形。根本工艺进程首先将管坯放入下模（图 1下部分） , 闭合上模,然后在管坯内充溢液体, 并开端加压, 在加压的一起管端的冲头与内压按一定的匹配联系向内送料使管坯成形（图1上部分）关于轴线为曲线的构件, 需要把管坯预弯成接，近零件形状, 然后加压成形, 如图2所示

2. 内高压成形失效方式与剖析

2.1 失效方式与成形区间

如果内压力和轴向压力匹配不合理, 将会发作屈曲、起皱、开裂或起皱和开裂一起发作等失效方式, 如图3所示。

图4为内高压成形轴向力与内压联系及对应的失效方式。当管坯长径比较大满足细长杆条件时,轴向力到达临界值时, 就会发作弹性屈曲, 当管坯直径较大时, 轴向力过大, 管坯将发作塑性失稳起皱当内压过高, 管坯将发作决裂。轴向力和内压都过大, 起皱和开裂一起发作。

因为管坯在成形时受摩擦力效果, 效果于管坯的实践轴向力难以精确操控。实践上一般选用操控轴向进给补料量与内压力的联系。

图3内高压成形失效

2.2起皱条件与影响要素剖析

当管坯有内压效果时, 稳定性提高, 起皱的轴向载荷增大。图5为一个非线性弹塑性安稳性理论剖析核算实例。管坯长度L=254mm, 管坯直径d=65mm , 厚度占1.5mm。资料为铝合金, 泊松比0.34mm, 弹性模量E=71GPa, 切变模量G=E\100。由图 5看出, 跟着内压力添加, 起皱临界轴向力逐步进步。

图6为加载份额参数 λ和缺陷因子η 粉对临界轴向压应力联系。 λ为轴向应力久和环向应力丙之比。随缺点因子的增大, 临界轴向压应力下降。关于同一缺点因子, 跟着λ从0添加到1.0, 临界屈曲轴向压应力是随之增大的, 而当 λ大于1.0 时,跟着份额加载参数的添加, 临界屈曲轴向压应力是逐步下降的。这说明λ=1.0是一个分水岭值, 即不管缺陷因子如何影响, 按照λ=1.0 这份额加载联系进行加载是最理想的加载途径。

2.3最佳加载途径

挑选加载途径处于成形区间, 可以防止起皱和开裂等缺点。图7 是内高压成形进程的应力状况和在成形极限图 PLD上的加载途径。内高压成形的应力状况处3和 5之间。加载途径处于和之间, 管坯壁厚减薄, 过度减薄将导致开裂处于4和5之间管坯壁厚增厚, 轴向压应力将导致起皱正好沿着4加载, 壁厚既不减薄也不添加, 是理论上的最佳加载途径。实践工艺中,因为管坯变形后应力应变状况会改动或工件形状杂乱, 很难操控沿途径4加载,实践内高压加载途径是处于3和4之间, 应挑选尽量靠近4的加载途径。通常是经过数值模仿寻找出针对某个详细工件的最佳加载途径。