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正方形截面内高压成形的壁厚分布规律解析
2019-09-04
摘要:本文兴迪源机械带来正方形截面内高压成形的壁厚分布规律解析,膨胀率对壁厚分布的影响、摩擦因数对壁厚分布的影响及分模方式对壁厚分布的影响。

  本文兴迪源机械带来正方形截面内高压成形的壁厚分布规律解析,膨胀率对壁厚分布的影响、摩擦因数对壁厚分布的影响及分模方式对壁厚分布的影响。

  图3-22所示为正方形截面构件内高压成形后的壁厚分布的实验结果,其中正方形边长为43.5mm,圆角半径为5.5mm。

  实验管材为外径51mm、壁厚1.5mm的低碳钢管,由外径为51mm的管材成形为43.5mm×43.5mm的正方形截面的膨胀量为3.5%。

  正方形截面环向壁厚分布规律:沿直边中点到圆角区域的过渡区,壁厚逐渐减薄,在直边中点处壁厚最厚,基本为初始壁厚,在过渡区域的壁厚最薄。对于膨胀量为3.5%的情况,中点最大厚度为1.462mm,减薄率为2.5%;过渡区最小厚度为1.255mm,减薄率为16.3%。

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图3-22正方形截面壁厚分布

  (a)实验结果;(b)过渡区最薄点。

  矩形截面的壁厚分布规律与正方形截面类似,只是矩形截面长宽比不同时或过渡圆角处于模具上、下型腔,使过渡区的最小厚度数值略有不同。

  过渡区减薄最大是正方形和矩形截面内高压成形壁厚分布的一个突出特点(图3-22(b),当膨胀量为3.5%,由于没有轴向补料,可以认为处于平面应变条件下,理论讲平均壁厚减薄率等于膨胀量,但过渡区最大减薄率为16.3%,约为平均壁厚减薄率或膨胀量的4.6倍。

  过渡区过度减薄会引起成形时开裂,即使在成形时没有开裂也会对使用中疲劳性能造成不良影响,因此控制过渡区的减薄率是异形截面内高压成形的一个关键技术。

  一、膨胀率对壁厚分布的影响:

  膨胀率是影响壁厚分布的主要因素之一。表3-6所列为不同膨胀率的壁厚变化值。随着膨胀率的增加,直边中心处壁厚变化不大,而过渡区减薄严重。当膨胀率为10%时,中点处壁厚为1.43mm,减薄率为5%;过渡区壁厚为1.12mm,减薄率达到了25.5%,容易引起过渡区开裂。

  表3-6不同膨胀率的壁厚变化值

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  二、摩擦因数对壁厚分布的影响:

  摩擦对壁厚分布也有着重要的影响,对于矩形截面的内高压成形,随着摩擦的增加,壁厚不均匀性增加,摩擦越大,壁厚不均匀性也越大,过渡区减薄越严重,如图3-23所示。

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图3-2

  当摩擦因数为0.05时,过渡区最小壁厚为1.72mm,减薄率为14%;当摩擦因数为0.15时,过渡区最小壁厚为1.65mm,减薄率为17.5%。因此,在实际工艺中使用适当的润滑剂减少摩擦是促进壁厚分布均匀的重要措施。

  三、分模方式对壁厚分布的影响:

  分模方式不同,在合模和内高压成形的过程中,往往引起材料和模具相对运动的方向及运动距离的不同,由此引起摩擦力对材料流动的影响不同,这对于多边形截面的壁厚分布也有着重要的影响。

  对于矩形截面,其分模方式的主要形式(图3-24)有中间直边分模、上侧直边分模、上下对角分模、中间对角分模等。

  在四种方式中,上侧直边分模(图3-24(b)方式形成的预成形坯,内高压成形后的壁厚分布减薄最大,分布最不均匀;而上下对角分模(图3-24(c))生成的预成形坯,内高压成形后其壁厚减薄最小,壁厚分布最均匀;其他形式介于二者之间。

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  图3-24矩形截面采取的不同分模方式

  (a)中间分模;(b)上侧分模;(c)上下对角分模;(d)中间对角分模。

  【兴迪源机械内高压设备优势】

  兴迪源机械是以内高压成形技术为核心,以内高压成形机、内高压水胀成形机、内高压板材充液成形机、内高压三通机等设备为主导产品的生产厂家。公司建立有液力内高压成形机械工程技术研究开发中心,并与中国科学院金属研究所、南京航空航天大学等院校开展长期的科研课题开发合作。

XD-SHF系列板材充液成形设备

  自2007年创立以来,兴迪源机械一直致力于内高压成形的技术创新和产品研发。主营产品范围从生产普通液压设备,现今发展至生产、研发国内顶尖流体压力成形技术的锻压设备。


  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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