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液压冲孔一翻边复合技术解析
2019-09-11
摘要:在内高压成形和液压冲孔的基础上,发展起来了液压冲孔一翻边复合技术。其实质是以高压液体介质代替刚性凹模作为支撑,在保持管内具有一定压力的条件下,首先冲出一个所需形状的孔,并随冲头继续下行,将孔周围材料翻成直边。

  在内高压成形和液压冲孔的基础上,发展起来了液压冲孔一翻边复合技术。其实质是以高压液体介质代替刚性凹模作为支撑,在保持管内具有一定压力的条件下,首先冲出一个所需形状的孔,并随冲头继续下行,将孔周围材料翻成直边,如图7-36所示。本文兴迪源机械带来液压冲孔一翻边复合技术解析。

  一、液压冲孔一翻边复合成形的优势:

  液压冲孔一翻边复合成形具有以下三方面优势:

  ①以高压液体为支撑凹模,避免了无凹模翻边产生的严重塌陷;

  ②生产工序少、效率高;

  ③高压液体为支撑,翻边孔口边缘质量好。成形过程受翻边系数、内压和冲头形状严重影响。

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  图7-36液压冲孔一翻边过程示意图

  (a)管壁贴膜初始状态;(b)液压冲孔;(c)翻边。

  二、不同翻边系数条件下的孔口边缘开裂程度:

  翻边系数(k=d/D)不同,材料被拉伸程度不同,孔口边缘开裂程度也就不同。翻边系数越小,孔口边缘变形越大,越容易出现开裂。图7-37为不同翻边系数条件下的翻边剖面照片。

  当内压为50MPa,翻边系数较小(翻边系数k=0.5)时,孔口边缘开裂比较严重,翻边高度方向裂纹长度也很大,约占翻边直壁段高度的2/3。

  随着翻边系数增大,翻边高度方向裂纹长度逐渐减小。当翻边系数k=0.8时,无开裂发生,孔口边缘质量良好。

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  图7-37不同翻边系数下翻边孔剖面照片

  (a)翻边系数k=0.5;(b)翻边系数k=0.8。

  三、不同内压下的翻边高度:

  图7-38为液压冲孔一翻边过程的翻边高度随内压变化。当内压小于150MPa时,翻边高度随内压的升高而减小。这是因为冲头与模具之间存在间隙,悬空区会在内压作用下发生胀形,并且冲头在内压作用下也会略有后退,进而导致翻边高度降低。

  当内压进一步增加,外凸变形则会导致翻边不规则。尽管内压增加到一定程度会导致翻边孔边缘开裂,但在内压小于120MPa时,直壁段高度随内压的升高而增大。在内压高于150MPa后,冲孔前悬空区材料发生较大的塑性变形,加剧了翻边直壁段沿孔周分布不均,平均直壁段高度则随内压升高而增加。

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  图7-38不同内压下的翻边高度

  由于冲头形状改变了翻边孔材料流动形式,不同形状冲头翻边孔质量不同。图7-39为不同冲头形状时的翻边孔剖面照片,工艺条件分别为内压80MPa,孔径20mm,翻边系数0.6。

  采用锥形冲头所得翻边孔口边缘开裂较严重,裂纹贯穿冲孔断面的撕裂带和光亮带。球形冲头和椭球形冲头所得翻边孔口边缘质量较好,仅有轻微开裂,且裂纹只存在于冲孔断面的撕裂带,并未延伸至光亮带。椭球形冲头的孔口边缘质量优于球形冲头翻边质量。

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  图7-39不同冲头形状下翻边孔削面照片

  a)锥形冲头:(b)球形冲头;(c)椭球形冲头。

  图7-40为不同冲头形状时的翻边高度与内压的关系。当内压为50MPa时,球形冲头的翻边总高度最大,但直壁段高度却不是最大,因为球形冲头在此压力时,塌角深度也最大;椭球形冲头的翻边总高度和直壁段高度均最小。

  随着内压增加,当内压为80MPa时,三种冲头的翻边总高度相差不大,但锥形冲头的直壁段高度大于后两者。

  随着内压继续增加,内压为150MPa时的锥形冲头和球形冲头翻边总高度相近。

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  图7-40不同冲头形状的翻边高度与内压的关系

  (a)总高度;(b)直壁段高度。

  由于椭球形冲头翻边时塌角深度相对较大,因此具有较大的翻边总高度。由于相对采用锥形冲头,采用球形和椭球形冲头对悬空区变形的限制作用较小,对塌陷的抑制也相对较弱,因此在不同压力下采用锥形冲头获得的翻边直壁段长度均是最大的。也就是说,可以采用锥形冲头来获得更大的直壁段高度。

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  部分文段和图片摘自:

  《现代液压成形技术》

  作者:苑世剑

  由兴迪源机械编辑

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