薄壁筒体累积镦挤成形法兰研究
发布时间：2021-12-11 03:21
法兰类零件通常作为管道以及轴之间的一种连接类零件,由于其具有良好的密封性,在工业生产中已经得到普遍的应用。目前为止,国内外的学者对于大厚法兰的成形问题,还没有很好的解决方案,大多是通过铸造,焊接等方式来加工生产大厚法兰,但是通过铸造制造法兰类零件有很多缺陷,例如:晶粒粗大、力学性能差。而通过焊接方式来生产的此类零件,其焊缝的力学性能严重降低。因此对一些在恶劣环境下使用的法兰类零件,以上方法就远远不能满足我们的使用要求。本文提出的累积镦挤成形法是成形法兰类零件的一种新型工艺。该工艺主要是通过可移动凹模来控制法兰的厚度,这样就避免了在成形过程中,由于高径比过大造成的失稳,并且还可以获得较高的综合力学性能。本文以累积镦挤成形法为研究对象,研究了在成形过程中出现折叠的规律,并通过实验验证了其准确性。采用DEFORM-2D/3D有限元模拟软件,对比了传统的径向挤压和累积镦挤成形法的成形载荷、应力、应变以及金属流动规律,通过对比得出了累积镦挤成形法的优点。之后对对累积镦挤成形法的成形过程进行进一步的分析,研究其法兰的成形效果及其影响因素。针对其关键的成形工步——法兰的成形,通过有限元数值分析,通过...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
挤压成形方案示意图
中北大学学位论文7以顺利向外流动填充型腔。波兰卢布林技术大学的GrzegorzWiniarski,AndrzejGontarz,GrzegorzSamolyk[29]等人采用限位环改变了管内的应力状态如图1-1所示，从而获得直径相对较大的法兰，并解决了随着法兰的直径增加法兰高度降低的问题。还通过实验和数值模拟还发现，对于比壁厚小三倍的模具角半径，最大间隙高度不能超过管形坯料的壁厚。否则就会发生局部失稳，导致在该过程的连续阶段中发生折叠。当模具圆角半径等于管壁厚度时，间隙高度不能超过管壁厚的2/3。因此，用更大的模具圆角半径主要是为了防止管壁弯曲，挤压凸缘的高度必须小于壁厚。哈尔滨工业大学的胡秀丽描述并开发了一种法兰多级镦粗法在管端形成厚而宽的法兰的新方法[30]。如图1-2所示只有下模上方管坯的末端是变形区域。在第一步中，下模上方的管坯金属被镦粗。为了防止在镦锻过程中的折叠，管坯在下模上的高度受到限制。在第二步，上模下降，下模上方的管坯金属被镦粗。后续步骤与第二步类似。结果，通过多步镦锻的方法形成厚度为管坯壁厚1.5倍的厚且宽的凸缘。通过对模拟结果的分析，可以看出剪切变形主要发生在变形区域，因此在变形过程中消耗的能量更少。步长的确定对于多级镦粗过程非常重要，步长与管坯的壁厚有关系：管坯的壁厚t越薄，步长Hs越短。图1-2多级镦粗示意图Fig.1-2Schemeofthemulti-stepupsettingofaflange卢布林技术大学的G.Winiarski,A.Gontarz提出了一种空心坯料成形法兰的新方法[31]。如图1-3该方法通过采用可移动凹模的方法来挤压法兰以防止屈曲。由于可移动套
中北大学学位论文8筒的应用，我们可以生产高度比工件壁厚大几倍的法兰。根据数值模拟结果，我们确定发生失稳的形式，过程第一阶段的内部折叠以及挤压第二阶段在法兰上表面发生的外部折叠。结果发现，影响工件壁厚和法兰直径的关键参数是活动套筒与固定套筒的初始距离。实验结果证明，该新方法是在空心零件上生产法兰的有效方法。应当强调的是，新方法使得能够生产具有相对较大的直径或高度的凸缘，这是该方法相对于其他金属成型技术的主要优点。图1-3挤压成形示意图Fig.1-3Extrusiondiagrama镦粗成形b镦挤成形图1-4管形坯料镦挤示意图Fig.1-4Schematicdiagramofupsettingoftubularblank中国工程物理研究院的杨文华、赵建斌等人提出了两种法兰成形工艺[33]：1.镦粗成形；2.镦挤成型。由计算和数值模拟的结果，我们可以知道第一种方法存在着高径比的限制即坯料的自由端高度与其壁厚的比值必须要小于3，此方案才可以成形出无缺陷的法兰。第二种方法应该选择适当的壁厚，只有成形法兰所需要的金属的体积和筒壁多a-Upsettingformingb-Upsetting-extrudingtubeflange
【参考文献】：
期刊论文
[1]管坯镦挤成形工艺成形极限的上限法分析[J]. 丁泰然,胡成亮,赵震,龚爱军,施卫兵. 塑性工程学报. 2019(04)
[2]民用航空铝合金材料产业化及其推广应用[J]. 徐晨光,刘科研,金龙兵,张鲁辉,张锐. 铝加工. 2018(05)
[3]铸造技术路线图:挤压铸造[J]. 张卫文,齐丕骧,朱德智,罗继相,赵海东. 铸造. 2017(06)
[4]法兰安装孔的高效加工方法研究[J]. 张健,朱思岁. 制造技术与机床. 2017(06)
[5]H62合金法兰镦挤成形工艺研究[J]. 杨文华,赵建斌,吉卫,周朝辉,郝爱国. 锻压技术. 2015(08)
[6]挤压速度对铝合金型材挤压过程的影响分析[J]. 罗翔. 锻压装备与制造技术. 2015(01)
[7]基于串级控制的铝型材等温挤压系统建模与仿真[J]. 戴建民,鄢仁武,陈松岭,蔡宗仁. 热加工工艺. 2013(05)
[8]现代铝挤压工业的发展特点及挤压技术发展新动向[J]. 何树权,刘静安,何伟洪. 铝加工. 2010(06)
[9]管道法兰的设计及应用[J]. 方玮. 科技情报开发与经济. 2008(16)
[10]铝合金在民用与军用桥梁中的应用[J]. 王春生,袁卓亚,高珊,叶礼锋. 世界桥梁. 2007(03)
硕士论文
[1]7075铝合金双曲率构件时效成形规律及有限元分析[D]. 白慧光.南昌航空大学 2019
[2]大壁厚法兰工件的复合成形工艺研究[D]. 杜卓.燕山大学 2018
[3]铝合金带枝桠线轴形构件的挤压成形工艺研究[D]. 刘泽.中北大学 2018
[4]7075铝合金挤压工艺及变形行为研究[D]. 朱永博.南昌大学 2017
[5]镁合金负重轮径向—反向复合挤压成形工艺研究[D]. 张佳磊.中北大学 2015
[6]基于DEFORM的冲压模具设计的仿真与分析[D]. 候桂叶.电子科技大学 2015
[7]空化水射流喷丸316不锈钢的试验研究与有限元模拟[D]. 雷晓.中国矿业大学 2014
[8]曲面翻边件的数值模拟及工艺参数优化研究[D]. 肖夏.南昌大学 2013
[9]5A06铝合金底座挤压成形工艺研究[D]. 任杰.中北大学 2013
[10]7075铝合金重型车辆下控臂成形工艺分析及优化[D]. 王麟平.中北大学 2013
本文编号：3533920
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
挤压成形方案示意图
中北大学学位论文7以顺利向外流动填充型腔。波兰卢布林技术大学的GrzegorzWiniarski,AndrzejGontarz,GrzegorzSamolyk[29]等人采用限位环改变了管内的应力状态如图1-1所示，从而获得直径相对较大的法兰，并解决了随着法兰的直径增加法兰高度降低的问题。还通过实验和数值模拟还发现，对于比壁厚小三倍的模具角半径，最大间隙高度不能超过管形坯料的壁厚。否则就会发生局部失稳，导致在该过程的连续阶段中发生折叠。当模具圆角半径等于管壁厚度时，间隙高度不能超过管壁厚的2/3。因此，用更大的模具圆角半径主要是为了防止管壁弯曲，挤压凸缘的高度必须小于壁厚。哈尔滨工业大学的胡秀丽描述并开发了一种法兰多级镦粗法在管端形成厚而宽的法兰的新方法[30]。如图1-2所示只有下模上方管坯的末端是变形区域。在第一步中，下模上方的管坯金属被镦粗。为了防止在镦锻过程中的折叠，管坯在下模上的高度受到限制。在第二步，上模下降，下模上方的管坯金属被镦粗。后续步骤与第二步类似。结果，通过多步镦锻的方法形成厚度为管坯壁厚1.5倍的厚且宽的凸缘。通过对模拟结果的分析，可以看出剪切变形主要发生在变形区域，因此在变形过程中消耗的能量更少。步长的确定对于多级镦粗过程非常重要，步长与管坯的壁厚有关系：管坯的壁厚t越薄，步长Hs越短。图1-2多级镦粗示意图Fig.1-2Schemeofthemulti-stepupsettingofaflange卢布林技术大学的G.Winiarski,A.Gontarz提出了一种空心坯料成形法兰的新方法[31]。如图1-3该方法通过采用可移动凹模的方法来挤压法兰以防止屈曲。由于可移动套
中北大学学位论文8筒的应用，我们可以生产高度比工件壁厚大几倍的法兰。根据数值模拟结果，我们确定发生失稳的形式，过程第一阶段的内部折叠以及挤压第二阶段在法兰上表面发生的外部折叠。结果发现，影响工件壁厚和法兰直径的关键参数是活动套筒与固定套筒的初始距离。实验结果证明，该新方法是在空心零件上生产法兰的有效方法。应当强调的是，新方法使得能够生产具有相对较大的直径或高度的凸缘，这是该方法相对于其他金属成型技术的主要优点。图1-3挤压成形示意图Fig.1-3Extrusiondiagrama镦粗成形b镦挤成形图1-4管形坯料镦挤示意图Fig.1-4Schematicdiagramofupsettingoftubularblank中国工程物理研究院的杨文华、赵建斌等人提出了两种法兰成形工艺[33]：1.镦粗成形；2.镦挤成型。由计算和数值模拟的结果，我们可以知道第一种方法存在着高径比的限制即坯料的自由端高度与其壁厚的比值必须要小于3，此方案才可以成形出无缺陷的法兰。第二种方法应该选择适当的壁厚，只有成形法兰所需要的金属的体积和筒壁多a-Upsettingformingb-Upsetting-extrudingtubeflange
【参考文献】：
期刊论文
[1]管坯镦挤成形工艺成形极限的上限法分析[J]. 丁泰然,胡成亮,赵震,龚爱军,施卫兵. 塑性工程学报. 2019(04)
[2]民用航空铝合金材料产业化及其推广应用[J]. 徐晨光,刘科研,金龙兵,张鲁辉,张锐. 铝加工. 2018(05)
[3]铸造技术路线图:挤压铸造[J]. 张卫文,齐丕骧,朱德智,罗继相,赵海东. 铸造. 2017(06)
[4]法兰安装孔的高效加工方法研究[J]. 张健,朱思岁. 制造技术与机床. 2017(06)
[5]H62合金法兰镦挤成形工艺研究[J]. 杨文华,赵建斌,吉卫,周朝辉,郝爱国. 锻压技术. 2015(08)
[6]挤压速度对铝合金型材挤压过程的影响分析[J]. 罗翔. 锻压装备与制造技术. 2015(01)
[7]基于串级控制的铝型材等温挤压系统建模与仿真[J]. 戴建民,鄢仁武,陈松岭,蔡宗仁. 热加工工艺. 2013(05)
[8]现代铝挤压工业的发展特点及挤压技术发展新动向[J]. 何树权,刘静安,何伟洪. 铝加工. 2010(06)
[9]管道法兰的设计及应用[J]. 方玮. 科技情报开发与经济. 2008(16)
[10]铝合金在民用与军用桥梁中的应用[J]. 王春生,袁卓亚,高珊,叶礼锋. 世界桥梁. 2007(03)
硕士论文
[1]7075铝合金双曲率构件时效成形规律及有限元分析[D]. 白慧光.南昌航空大学 2019
[2]大壁厚法兰工件的复合成形工艺研究[D]. 杜卓.燕山大学 2018
[3]铝合金带枝桠线轴形构件的挤压成形工艺研究[D]. 刘泽.中北大学 2018
[4]7075铝合金挤压工艺及变形行为研究[D]. 朱永博.南昌大学 2017
[5]镁合金负重轮径向—反向复合挤压成形工艺研究[D]. 张佳磊.中北大学 2015
[6]基于DEFORM的冲压模具设计的仿真与分析[D]. 候桂叶.电子科技大学 2015
[7]空化水射流喷丸316不锈钢的试验研究与有限元模拟[D]. 雷晓.中国矿业大学 2014
[8]曲面翻边件的数值模拟及工艺参数优化研究[D]. 肖夏.南昌大学 2013
[9]5A06铝合金底座挤压成形工艺研究[D]. 任杰.中北大学 2013
[10]7075铝合金重型车辆下控臂成形工艺分析及优化[D]. 王麟平.中北大学 2013
本文编号：3533920
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3533920.html
