【摘要】：對鋁合金薄壁三通管壁厚分布規(guī)律進行研究。將管坯放入模具型腔,通過軸向進給補料、內(nèi)部增壓,沿下模具型腔中間倒圓角處凸出一個較高的等徑支管,形成等徑三通管。通過數(shù)值模擬和實驗對等徑三通管整體液壓成形的過程進行研究,分析了三通管整體液壓成形4個不同階段的管材壁厚分布規(guī)律和管材關(guān)鍵部位壁厚的變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),成形管材底部的壁厚最大,過渡圓角周邊處次之,支管頂端周邊最薄。數(shù)值模擬和實驗結(jié)果相吻合,為T型三通管零件生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

至達到一定的支管高度，左右沖頭停止，保壓，完成實驗［7－8］。圖1為T型等徑三通管零件的幾何尺寸，實驗材料為LF2M鋁合金管坯，管坯直徑Φ32mm，厚度1mm。表1為LF2M鋁合金管材常溫力學(xué)性能。圖1T型等徑三通管幾何尺寸Fig.1GeometrysizesofequalT－shapedtube表1LF2M鋁合金管材常溫力學(xué)性能Table1MechanicalpropertiesofLF2Maluminumalloytubeatroomtemperature參數(shù)彈性模量E/GPa泊松比ν厚向異性指數(shù)r強度系數(shù)K/MPa數(shù)值70.00.330.88504.0參數(shù)硬化指數(shù)n屈服強度ReL/MPa抗拉強度Rm/MPa伸長率A/%數(shù)值0.3784.0201.024.6整體液壓成形工藝是利用管材的塑性變形來成形三通甚至多通管產(chǎn)品。因此，如果成形過程中壁厚減薄很嚴(yán)重，則產(chǎn)品強度和硬度下降，容易導(dǎo)致產(chǎn)品的破裂失穩(wěn)。如果在成形過程中壁厚增加，則容易導(dǎo)致產(chǎn)品起皺和折疊等缺陷產(chǎn)生［9］。圖2為實驗過程中出現(xiàn)的起皺和破裂現(xiàn)象與正常結(jié)果對比。圖2起皺和破裂現(xiàn)象與正常結(jié)果對比Fig.2Wrinklingandcrackingphenomenacomparingwithnormalresult2有限元模型建立及模擬過程2.1實驗設(shè)備整體液壓成形設(shè)備及模具如圖3所示。圖3a為內(nèi)高壓成形機，圖3b為T型三通管整體液壓成形模具［10］。圖3實驗設(shè)備及模具(a)內(nèi)高壓成形機(b)T型三通管整體液壓成形模具1.控制設(shè)備2.左沖頭3.上模4.右沖頭5.下模6.型腔Fig.3Experimentequipmentandmould(a)Internalhighpressureformingmachine(b)IntegralhydroformingmouldofT－shapedtube整體液壓成形的控制過程需要左右沖頭進給量和內(nèi)壓的合理配合，將數(shù)值模擬得到的進給量和內(nèi)壓數(shù)據(jù)輸入到控制系統(tǒng)內(nèi)，經(jīng)過多次實驗后可得到合理的匹配數(shù)據(jù)。2.2有限元模型三通管整體液壓成形系統(tǒng)包括

轄鴯懿某Ｎ鋁ρ綆閱?Table1MechanicalpropertiesofLF2Maluminumalloytubeatroomtemperature參數(shù)彈性模量E/GPa泊松比ν厚向異性指數(shù)r強度系數(shù)K/MPa數(shù)值70.00.330.88504.0參數(shù)硬化指數(shù)n屈服強度ReL/MPa抗拉強度Rm/MPa伸長率A/%數(shù)值0.3784.0201.024.6整體液壓成形工藝是利用管材的塑性變形來成形三通甚至多通管產(chǎn)品。因此，如果成形過程中壁厚減薄很嚴(yán)重，則產(chǎn)品強度和硬度下降，容易導(dǎo)致產(chǎn)品的破裂失穩(wěn)。如果在成形過程中壁厚增加，則容易導(dǎo)致產(chǎn)品起皺和折疊等缺陷產(chǎn)生［9］。圖2為實驗過程中出現(xiàn)的起皺和破裂現(xiàn)象與正常結(jié)果對比。圖2起皺和破裂現(xiàn)象與正常結(jié)果對比Fig.2Wrinklingandcrackingphenomenacomparingwithnormalresult2有限元模型建立及模擬過程2.1實驗設(shè)備整體液壓成形設(shè)備及模具如圖3所示。圖3a為內(nèi)高壓成形機，圖3b為T型三通管整體液壓成形模具［10］。圖3實驗設(shè)備及模具(a)內(nèi)高壓成形機(b)T型三通管整體液壓成形模具1.控制設(shè)備2.左沖頭3.上模4.右沖頭5.下模6.型腔Fig.3Experimentequipmentandmould(a)Internalhighpressureformingmachine(b)IntegralhydroformingmouldofT－shapedtube整體液壓成形的控制過程需要左右沖頭進給量和內(nèi)壓的合理配合，將數(shù)值模擬得到的進給量和內(nèi)壓數(shù)據(jù)輸入到控制系統(tǒng)內(nèi)，經(jīng)過多次實驗后可得到合理的匹配數(shù)據(jù)。2.2有限元模型三通管整體液壓成形系統(tǒng)包括6個部分，為了節(jié)省計算時間，更好地觀察整體液壓成形過程，采用1/4對稱模型，包括管坯、下模、上模和沖頭等4個部分，如圖4所示。有限元模型包含殼單元2495個，曲面16個，曲面邊界32個，邊緣點2798個，節(jié)點2758個，網(wǎng)格劃分之后，四邊形單元2434個，三邊形單元61個［11－12］
【作者單位】： 南昌航空大學(xué)航空制造工程學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項目(51405219) 中航工業(yè)產(chǎn)學(xué)研項目(BA201306321)
【分類號】：TG394

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本文編號：2525082