等径三通管整体液压成形壁厚分布规律

发布时间：2019-08-10 07:56

【摘要】：对铝合金薄壁三通管壁厚分布规律进行研究。将管坯放入模具型腔,通过轴向进给补料、内部增压,沿下模具型腔中间倒圆角处凸出一个较高的等径支管,形成等径三通管。通过数值模拟和实验对等径三通管整体液压成形的过程进行研究,分析了三通管整体液压成形4个不同阶段的管材壁厚分布规律和管材关键部位壁厚的变化规律。研究发现,成形管材底部的壁厚最大,过渡圆角周边处次之,支管顶端周边最薄。数值模拟和实验结果相吻合,为T型三通管零件生产奠定了基础。
【图文】：

至达到一定的支管高度，左右冲头停止，保压，完成实验［7－8］。图1为T型等径三通管零件的几何尺寸，实验材料为LF2M铝合金管坯，管坯直径Φ32mm，厚度1mm。表1为LF2M铝合金管材常温力学性能。图1T型等径三通管几何尺寸Fig.1GeometrysizesofequalT－shapedtube表1LF2M铝合金管材常温力学性能Table1MechanicalpropertiesofLF2Maluminumalloytubeatroomtemperature参数弹性模量E/GPa泊松比ν厚向异性指数r强度系数K/MPa数值70.00.330.88504.0参数硬化指数n屈服强度ReL/MPa抗拉强度Rm/MPa伸长率A/%数值0.3784.0201.024.6整体液压成形工艺是利用管材的塑性变形来成形三通甚至多通管产品。因此，如果成形过程中壁厚减薄很严重，则产品强度和硬度下降，容易导致产品的破裂失稳。如果在成形过程中壁厚增加，则容易导致产品起皱和折叠等缺陷产生［9］。图2为实验过程中出现的起皱和破裂现象与正常结果对比。图2起皱和破裂现象与正常结果对比Fig.2Wrinklingandcrackingphenomenacomparingwithnormalresult2有限元模型建立及模拟过程2.1实验设备整体液压成形设备及模具如图3所示。图3a为内高压成形机，图3b为T型三通管整体液压成形模具［10］。图3实验设备及模具(a)内高压成形机(b)T型三通管整体液压成形模具1.控制设备2.左冲头3.上模4.右冲头5.下模6.型腔Fig.3Experimentequipmentandmould(a)Internalhighpressureformingmachine(b)IntegralhydroformingmouldofT－shapedtube整体液压成形的控制过程需要左右冲头进给量和内压的合理配合，将数值模拟得到的进给量和内压数据输入到控制系统内，经过多次实验后可得到合理的匹配数据。2.2有限元模型三通管整体液压成形系统包括

辖鸸懿某Ｎ铝ρ绠阅?Table1MechanicalpropertiesofLF2Maluminumalloytubeatroomtemperature参数弹性模量E/GPa泊松比ν厚向异性指数r强度系数K/MPa数值70.00.330.88504.0参数硬化指数n屈服强度ReL/MPa抗拉强度Rm/MPa伸长率A/%数值0.3784.0201.024.6整体液压成形工艺是利用管材的塑性变形来成形三通甚至多通管产品。因此，如果成形过程中壁厚减薄很严重，则产品强度和硬度下降，容易导致产品的破裂失稳。如果在成形过程中壁厚增加，则容易导致产品起皱和折叠等缺陷产生［9］。图2为实验过程中出现的起皱和破裂现象与正常结果对比。图2起皱和破裂现象与正常结果对比Fig.2Wrinklingandcrackingphenomenacomparingwithnormalresult2有限元模型建立及模拟过程2.1实验设备整体液压成形设备及模具如图3所示。图3a为内高压成形机，图3b为T型三通管整体液压成形模具［10］。图3实验设备及模具(a)内高压成形机(b)T型三通管整体液压成形模具1.控制设备2.左冲头3.上模4.右冲头5.下模6.型腔Fig.3Experimentequipmentandmould(a)Internalhighpressureformingmachine(b)IntegralhydroformingmouldofT－shapedtube整体液压成形的控制过程需要左右冲头进给量和内压的合理配合，将数值模拟得到的进给量和内压数据输入到控制系统内，经过多次实验后可得到合理的匹配数据。2.2有限元模型三通管整体液压成形系统包括6个部分，为了节省计算时间，更好地观察整体液压成形过程，采用1/4对称模型，包括管坯、下模、上模和冲头等4个部分，如图4所示。有限元模型包含壳单元2495个，曲面16个，曲面边界32个，边缘点2798个，节点2758个，网格划分之后，四边形单元2434个，三边形单元61个［11－12］
【作者单位】： 南昌航空大学航空制造工程学院;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51405219) 中航工业产学研项目(BA201306321)
【分类号】：TG394

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本文编号：2525082