加载条件对内高压成形管件尺寸精度的影响

发布时间：2020-12-17 09:29

　　为了研究内高压成形管件横截面尺寸变化规律,获得管件横截面尺寸精度的调控方法,采用内高压成形实验研究了内压和合模力加载条件对低碳钢变径管直径尺寸精度的影响规律。结果表明:随着内压从60 MPa增加到210 MPa,变径管直径逐渐增加,卸压出模后管件发生0.045%～0.075%的回弹,当内压为150 MPa时,获得的管件直径尺寸精度最高。随着合模力增加,变径管水平方向的直径尺寸逐渐增大,竖直方向的直径尺寸逐渐减小,横截面不圆度增大,导致尺寸精度降低。因此,在内高压成形中,可通过增加模具尺寸或采用可变合模力加载以降低合模力对管件横截面尺寸精度的影响,也可通过控制内压使模具弹性变形量恰好等于管件回弹量,从而使管件最终直径尺寸等于设计值,以保证管件的横截面尺寸精度。 

【文章来源】：材料科学与工艺. 2020年03期 北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

不同合模力下变径管水平与竖直方向直径尺寸

内压主要通过补偿管件回弹以提高其截面尺寸精度,其调控方法如图10所示。设模具型腔直径为D0,内压p加载到设定值时管件的直径为D,此时模具型腔的直径也为D,且模具胀形量为ΔD′,因此D=D0+ΔD′。卸载内压并将管件从模具中取出后,管件的直径为D3,管件回弹量为ΔD,因此,D3=D-ΔD。由此可以看出,最终管件的直径为D3=D0+ΔD′-ΔD。当ΔD′=ΔD,即成形过程中通过控制内压使模具的胀形量恰好等于管件的回弹量,则可使获得的管件直径尺寸刚好等于设计值(模具值)。此时,管件截面尺寸精度最高。如图6所示,当内压为150 MPa时,位移传感器测量方位模具的胀形量刚好可以补偿管件的回弹量,其直径D2刚好等于设计值。此外,对于已加工好的成形模具,若其型腔尺寸与设计值或理想值D0存在一定偏差ΔD″,即型腔实际尺寸为D0-ΔD″,则最终管件的尺寸为D3=D0-ΔD″+ΔD′-ΔD。当ΔD′=ΔD+ΔD″,即在成形过程中通过控制内压使模具的胀形量刚好可以补偿模具的加工误差与管件的回弹量时,可得到尺寸精度最高的管件。这种方法具有对模具精度要求低的优点。

实验材料为汽车用SAPH440低碳钢管,其外径为60 mm,名义壁厚为2.0 mm。沿管材轴向切取弧形试样,然后在电子万能材料试验机上进行单向拉伸试验,得到的真实应力-应变曲线如图1所示。表1给出了管材轴向的力学性能参数。表1 SAPH440管材的轴向力学性能参数Table 1 Mechanical property parameters of SAPH440 tube along axial direction 屈服强度, σs/MPa 抗拉强度,σb/MPa 断后伸长率,δ/% 均匀伸长率,δu/% 强度系数, K/MPa 应变硬化指数, n 362 450 37.0 17.8 682.6 0.142

【参考文献】：
期刊论文
[1]预弯对铝合金管材内高压成形缺陷与尺寸精度的影响[J]. 蔡洋,王小松,苑世剑.  材料工程. 2017(09)
[2]内高压成形制备6063铝合金异形管件的壁厚分布及尺寸精度[J]. 蔡洋,刘强,王小松,苑世剑.  中国有色金属学报. 2015(09)

博士论文
[1]异形截面薄壁焊管内高压成形规律研究[D]. 谢文才.哈尔滨工业大学 2018

硕士论文
[1]内高压模具应力和变形规律有限元分析[D]. 刘恩仁.哈尔滨工业大学 2006



本文编号：2921808