中科院科普问答——为你揭开内高压成形的奥秘(其六)

2017-09-18 Author:兴迪源机械 分类:内高压成形

NO.1

问:管件开裂的原因是什么?

答:当管件的膨胀率过大时,内压过高造成管壁减薄过大,它取决于管壁厚度,材料力学性能和加载条件,当减薄到一定程度时管件即发生开裂。为了避免开裂,必须保证管壁在发生颈缩前贴靠模具。对于膨胀率较大的零件,采用中间预成形坯或者退火是避免开裂的主要方法。答案来自兴迪源机械官网。

 

NO.2

问:什么叫成形区间,它有什么意义?

答:成形区间是指管材既不起皱又不破裂的轴向应力和内压之间匹配的区间,它的横坐标是内压,纵坐标是轴向应力,通过该图可以确定起皱的临界轴向压力和开裂压力。成形区间是由三条线围城的区域。该图中左下角区域为弹性区,上方为起皱区,右侧为开裂区。只有在中间的成形区,即内压和轴向应力的匹配关系在这个区间内,才能确保管材发生塑性变形,并且既不破裂也不起皱。来自兴迪源机械官网的科普。

 

NO.3

问:什么叫加载曲线?

答:在实际工艺控制过程中,由于摩擦等因素影响,很难准确控制轴向力,因此在生产中通常控制内压和轴向进给或者轴向补料量之间的关系,这种关系被称为加载曲线或加载路径,确定加载曲线的关键问题是如何确定内压的上下限,通常的办法是先通过数值模拟获得初步的加载曲线,然后再通过工艺试验确定正式的曲线,在成形区间内任何加载路径都可以获得合格的零件,但是加载曲线不同,获得零件的壁厚减薄程度不同,靠近上限时壁厚减薄大,靠近下限时则变小。此知识来源于兴迪源机械文章。

 

NO.4

问:什么叫极限膨胀率?

答:膨胀率是指零件某一个截面周长相对于管材初始周长的变化率,用百分数表示。极限膨胀率是指在没有预成形的情况下,从管材初始圆截面一次能成形的最大膨胀率,它是标志变径管内高压成形技术水平的一个重要指标。(科普源自兴迪源机械官网)影响极限膨胀率的主要因素有管材力学性能(包括延伸率、硬化指数、厚向异性指数r),零件形状、成形区长度和加载曲线。此外壁厚和最大截面部位对极限膨胀率也有一定影响。

 

NO.5

问:有益皱纹的作用过程是怎样的?

答:利用有益皱纹的内高压成形过程主要步骤如下:首先在管材内施加一定数值内压作为支撑,然后冲头向内推进一段距离,使管材形成带皱纹的预成形坯,然后加压将皱纹展平贴靠模具型腔成形为工件。在这个过程中,通过起皱的方式可以将成形所需补料量预先聚集在成形区,关键是控制皱纹的数量,只要皱纹的数目合理,可以保证成形后壁厚基本不变,或将减薄控制在要求范围内。来自兴迪源机械的文章。

 

NO.6

问:什么是壁厚减薄?

答:内高压成形件壁厚的分布规律是成形区壁厚减薄,送料区壁厚增加,减薄率是指管材初始壁厚减去变形后某点壁厚与初始壁厚的比值,数值为正表示减薄,数值为负表示增厚。答案摘自兴迪源机械官网文章。

 

NO.7

问:对成形区最大减薄率的影响因素有哪些?

答:对成形区最大减薄量的主要影响因素有零件形状、膨胀率、成形区长度、加载曲线和材料力学性能(n值和r值)。在同样条件下,n和r越大,最大减薄率越小,成形壁厚分布越均匀;成形区长度同样时,膨胀率越大,减薄率越大;膨胀率相同时,成形区长度越大,减薄率越大。在零件形状和材料一定的条件下,减少壁厚减薄最有效的措施是控制加载曲线和减少送料区摩擦,向成形区多补料。科普源自兴迪源机械官网。

 

NO.8

问:什么叫厚度分界圆?

答:内高压成形件壁厚分布趋势是成形区壁厚减薄和送料区壁厚增加,那么送料区与成形区之间必然存在一个壁厚不变的截面,对于圆截面工件,壁厚不变的这个截面称为厚度分界圆。科普自兴迪源机械官网。

 

NO.9

问:厚度分界圆与管材参数有什么联系?

答:当送料区相对长度增加时,厚度分界圆与管端的相对距离减小,壁厚不变点向管端移动,壁厚减薄区域增大;当管材相对壁厚增加时,厚度分界圆与管端的相对距离增大,壁厚不变点向成形区移动,壁厚减薄区域减小,因此厚壁管内高压成形时壁厚分布较容易控制,而薄壁管则较为困难。知识来源是兴迪源机械官网。

 

NO.Ⅹ

问:工艺参数对厚度分界圆的影响?

答:工艺参数如摩擦系数,管端轴向应力与内压之比对厚度分界圆相对位置的影响如下:摩擦系数越大,越难以将管端材料送入膨胀区,导致厚度分界圆与管段的相对距离减少,壁厚不变点向管端移动,成形区壁厚减薄区域增大。在摩擦系数相同的情况下,管段轴向应力与内压之比越小,厚度分界圆与管端的相对距离也就越小,壁厚不变点也会向管端移动,也会引起减薄区域的增加。因此为了缩小减薄区域,应适当增加轴向应力与内压之比,尽量减少摩擦系数。答案来自于兴迪源官网。