铝合金管件和板材的电磁脉冲成形工艺问题研究

发布时间：2017-09-11 00:09

  本文关键词：铝合金管件和板材的电磁脉冲成形工艺问题研究

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【摘要】：电磁脉冲成形是一种高能高速率的钣金件加工方法,可以大幅度提高材料的成形极限。主要应用在管件胀形、缩颈,平板胀形、压印成形,管连接和焊接等工艺中。本文主要研究采用电磁脉冲渐进放电成形方法实现长管件的胀形和双层套管间的连接胀形;研究了有模平板电磁脉冲成形时电磁线圈与凹模的相对尺寸变化对成形性及能量利用率的影响。研究中采用ANSYS/Multiphysics模块,建立6061铝合金管件和板材电磁成形的适合轴对称模型的2D有限元模型,采用Cowper-Symonds材料模型,用顺序耦合法分析了管胀形和平板成形过程。通过实验验证了模拟的准确性。在管件的电磁脉冲自由渐进胀形和双层管渐进胀形的有限元模拟中,应用考虑工件变形对成形的影响的顺序耦合法和避免网格畸变的随移更新空气网格技术,运用“生死单元法”技术进行线圈移动渐进放电的有限元模拟,实现用有限元模拟技术准确预测了长管件电磁脉冲渐进胀形过程。对铝合金管件电磁脉冲自由渐进胀形和双层管渐进胀形的模拟和实验中,研究放电线圈逐次移动放电过程,电磁线圈前后两个位置间的重叠率、放电次数、放电电压、线圈按顺序移动或按跳越移动等工艺参数对管件成形均匀性的影响。找到适合于双层套管电磁脉冲胀形连接的优化工艺参数。使该工艺可应用于制造具有双层双金属的耐腐蚀流体输送管道。对铝合金平板材的有模具电磁脉冲胀形过程,用有限元模拟和实验方法,研究线圈与凹模尺寸的相对变化,对成形性能、成形效率的影响。研究当凹模内径加两圆角半径之和在小于、等于和大于线圈外径的范围内时,对板材最大变形量的影响。研究表明,当凹模内径达到线圈外径的1.1~1.2倍时,板材的成形效率及其能量利用率最高。
【关键词】：电磁脉冲成形 管件成形 板材成形 顺序耦合模拟 电磁成形效率
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG391
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 前言9-10
• 1.2 电磁成形简介10-12
• 1.3 电磁成形研究概况12-17
• 1.4 课题来源及研究内容17-19
• 2 电磁成形模拟方法19-32
• 2.1 前言19
• 2.2 电磁成形有限元分析基础19-22
• 2.3 顺序耦合法和松散耦合法22-23
• 2.4 铝管两次自由胀形有限元模型23-31
• 2.5 本章小结31-32
• 3 长直壁管件电磁自由渐进胀形32-42
• 3.1 前言32
• 3.2 管件胀形电磁力的分布32-33
• 3.3 胀形长直壁管件的影响参数33-37
• 3.4 铝管自由胀形实验37-39
• 3.5 实验结果分析39-41
• 3.6 本章小结41-42
• 4 套管的电磁脉冲渐进胀形的研究42-50
• 4.1 前言42
• 4.2 胀形过程模拟与参数42-43
• 4.3 套管胀形的有限元模型43-45
• 4.4 套管胀形的模拟结果分析45-46
• 4.5 套管胀形的实验研究46-49
• 4.6 本章小结49-50
• 5 线圈和模具结构对板材电磁脉冲成形效率的影响50-61
• 5.1 前言50-51
• 5.2 有限元模拟方法与实验验证51-54
• 5.3 凹模半径对板材电磁成形的影响54-59
• 5.4 本章小结59-61
• 6 结论与展望61-63
• 6.1 全文总结61-62
• 6.2 研究展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-70
• 附录1 攻读硕士学位期间发表论文的目录70

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本文编号：827431