波动加载对管材液压成形性能的影响规律及机理研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 袁安营 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-26 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 张士宏 |
| 关键词 | 液压成形 加载路径 管材 波动加载 成形性能 |
| 其他题名 | Study on Influence of Pulsating Loading on Tube Formability in Hydroforming and Its Mechanism |
| 学位专业 | 材料加工工程 |
| 中文摘要 | 管材液压成形是一种以轻量化和一体化为特征的空心变截面轻体构件先进塑性加工技术，是制造复杂形状空心工件的主要成形方法之一。本文以汽车零部件成形为应用背景，进行成形设备的自主开发和成形新工艺的研究。采用有限元模拟与实验相结合的方法对加载路径与管材液压成形性能之间的关系进行探讨，发现了波动液压加载提高管材液压成形性能的显著效果并从工艺和材料两方面揭示了成形性能得到提高的机理。本文结果对于发挥管材液压成形在复杂空心构件制造方面的优势、推动管材液压成形技术的推广与应用具有重要的现实意义。 研制了150 MPa的管材液压成形系统，整套设备由成形液压系统、成形模具和数据测试采集及控制系统组成。成形设备操作简单，设备通用性强。设计了专用成形模具，借助有限元模拟方法进行了模具结构优化，并对管材液压成形中比较关键的管端密封结构进行了改进。 对管材波动液压成形工艺及机理开展了研究，实验结果表明，无轴向进给波动液压成形实验条件下，TP2紫铜管的成形性能没有得到明显提高，而304不锈钢材质的成形件在变形区的外径分布、厚度分布及裂纹形状等各方面都表明波动内压加载可以明显地提高液压成形中这种材料的变形分布的均匀性，从而有效地提高材料的成形性能，管材在自由成形区的平均胀形系数提高了8%。经分析认为应该从材料和工艺两个不同的方面来理解波动液压成形对于提高材料成形性能的作用。工艺方面，在波动加载中微小起皱的重复生成与消除避免了管材的局部减薄，使管材胀形均匀，是材料成形性能提高的主要原因；材料方面，对于304不锈钢等材料，材料成形性能提高的机理与材料本身的性质有关。 对304不锈钢和TP2紫铜管进行了间歇式单向拉伸实验研究，并分析了成形机理。研究发现，间歇式拉伸方法使304不锈钢管材的延伸率提高了40%左右，提高成形性能的效果明显。波动液压加载或间歇式拉伸可以显著提高其塑性变形能力，这是应力状态诱导的材料相变引起的，是这类材料的固有性质。波动加载提高奥氏体不锈钢成形性能的原因是合理地利用了奥氏体不锈钢在加载—卸载过程中产生的微观组织的变化，使形变发生转移，使变形在整个变形区均匀分布，有效地抑制和推迟局部颈缩的发生，使均匀塑性变形能够持续更长的时间，起到提高成形性能的效果。对于紫铜管，间歇式加载对于提高紫铜管成形性能的作用不大。 采用波动加载方式对发动机托架液压成形进行了研究，研究结果表明，波动液压成形可以提高变形分布的均匀性，有效地缓解局部过度减薄，有利于避免液压成形过程中起皱、破裂等缺陷的产生。波动加载液压成形使管材成形分布均匀的机理是由于波动的内压降低了金属的流动阻力，即管材和模具间的接触摩擦力，使金属流动变得容易；接触摩擦力减小的原因是波动内压造成的松紧效应，内压规律地波动使管材在成形过程中有规律地发生弹性回复，降低了管材和模具间的等效接触法向力。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 134 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17162]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 袁安营. 波动加载对管材液压成形性能的影响规律及机理研究[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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