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三通管内高压成型壁厚分布规律详解
2019-09-11
摘要:本文兴迪源机械带来T型三通管壁厚分布规律、Y形三通管壁厚分布规律及典型点壁厚随内压的变化规律等三通管内高压成型壁厚分布规律详解。

   本文兴迪源机械带来T型三通管壁厚分布规律、Y形三通管壁厚分布规律及典型点壁厚随内压的变化规律等三通管内高压成型壁厚分布规律详解。

  一、T型三通管壁厚分布规律:

  T形三通管厚度分布规律为:支管顶部区域减薄,主管大部分区域增厚,最薄点位于支管顶部中心,最厚点位于主管的送料端,左右壁厚分布规律相同,如图4-8所示。该三通管内高压成形件的管材原始壁厚为2mm,材料为不锈钢成形压力为68.6MPa。

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  图4-8T型三通管壁厚分布(mm)

  该件的最薄点位于支管顶部中心处,厚度为1.56mm,最大减薄率为22%。

  对称面上的壁厚分布由下到上逐渐变薄,壁厚不变点大体位于支管与主管交界处。材料的力学性能对所成形三通管的壁厚有较大影响,材料的硬化指数n和厚向异性指数r越大,壁厚减薄和和壁厚差越小,成形件的壁厚越均匀。

  T形三通管为左右对称结构,内高压成形时管两端的补料量相同,所成形三通管左右两侧的壁厚分布也呈对称。

  二、Y形三通管壁厚分布规律:

  Y形三通管由于上下左右均为非对称结构,因此壁厚分布规律比T形三通管复杂。

  图4-9所示为Y形三通管壁厚分布规律和壁厚不变线的位置,该Y形三通管的原始壁厚为2mm,材料为不锈钢,支管角度为45°。

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  图4-9Y形三通管壁厚分布规律

  (a)壁厚分布(mm);(b)壁厚不变线。

  成形后零件左右两侧过渡区圆角处增厚比较大,从过渡区圆角处到支管顶部,支管逐渐减薄。壁厚不变线为V形,位于支管中下部,减薄主要在支管上部区域,其余部位均增厚,支管顶部左侧圆角附近最薄。

  壁厚最大的点在左侧过渡区圆角A点处,壁厚为3.2mm,增厚率为60%;壁厚最薄点在支管顶部C点处,壁厚为1.16mm,最大减薄率为38%。

  为了进一步说明三个不同成形阶段Y形三通管的壁厚变化情况,采用数值模拟对成形过程进行了分析,不同成形阶段的壁厚分布如图4-10所示。

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  图4-10Y形三通管成形过程的壁厚变化规律

  (a)成形初期(内压0.25σs)(b)成形中期(内压0.45σs)(e)整形(内压0.55σs)。

  图4-10(a)所示为成形初期(内压0.25σs)壁厚分布情况,此时,支管的顶部存在明显的减薄,最小壁厚为1.81mm,减薄率为9.5%,主管端部送料区、左右侧圆角过渡区的壁厚出现了不同程度的增厚,增厚最严重的主管左侧端部壁厚最大值达到了2.42mm,增厚率达到了21%。

  图4-10(b)所示为成形中期(内压0.45σs)的壁厚分布情况,在此阶段,管的轴向部分继续增厚,支管顶部继续减薄,壁厚增厚最严重部分仍为主管左侧端部,最大值为2.6mm,增厚率为30%,支管顶部最薄点壁厚为1.40mm,最大减薄率为30%。

  图4-10(c)所示为整形后(内压0.55σs)所成形零件的壁厚分布,此时左侧过渡区圆角处最大壁厚为3.67mm,最大增厚率为83.5%,右侧过渡区圆角处壁厚为3.39mm,增厚率为69.5%,支管顶部壁厚最薄,壁厚值为1.34mm,最大减薄名为33%。

  三、典型点壁厚随内压的变化规律:

  图4-11所示为成形过程中左侧过渡区A点、右侧过渡区B点和支管顶部C点的壁厚随内压的变化规律,A点、B点及C点位置如图4-9(b)所示。

  在成形的初期,左右过渡区圆角处A点和B点的增厚相对缓慢,内压为0.45σs时,左右侧过渡区A点和B点的壁厚分别为2.43mm和2.48mm,增厚率分别为21.5%和24%;而成形中期,当内压大于0.45σs时,这两个区域的壁厚增加速度较快,成形后,最大增厚率达83.5%。

  而支管顶部C点的壁厚变化情况恰恰相反,在成形的初期,当内压值小于0.45σs时,由于中间冲头尚未与支管顶部接触或接触面积较小,此阶段,支管的自由胀形变形量较大,支管顶部壁厚减薄相对较快,最大减薄率为30%;而成形中期,中间冲头与支管顶部完全接触,其对支管顶部所施加的压力有效地防止了支管顶部的过度减薄,最后成形时,支管顶部C点的最大减薄率为33%,成形中期阶段支管高度增长了22mm,而壁厚此阶段只减薄了3%。

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 图4-11典型点壁厚随内压的变化规律

  可见,成形初期,当内压小于0.45σs时,中间冲头尚未与支管接触时,管件处于自由胀形状态,此阶段,左、右两侧过渡区圆角处的增厚相对缓慢,面支管顶部的减薄较快。在支管长高阶段,当内压大于0.45σs时,由于中间冲的反推作用,左、右两侧过渡区圆角处的增厚相对较快,而支管顶部的减薄较慢。

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  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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