内高压成形材料及工艺参数

技术部,内高压,成,成形材,料,料及工,艺,艺参数,2010年04月23日,二、主,要,要工艺,参,参数确,定,定,三、缺,陷,陷形式,和,和加载,曲,曲线,四、内,高,高压成,形,形的摩,擦,擦与润,滑,滑,一、内,高,高压成,形,形用管,材,材,一、内,高,高压成,形,形用管,材,材,低碳钢,、,、双向,钢,钢,抗拉强,度,度：290440MPa,趋势：,抗,抗拉强,度,度达到590,780MPa，甚,至,至达到980MPa,不锈钢,：,：奥氏体,不,不锈钢304,、,、1Cr18Ni9Ti；,铁,铁素体,不,不锈钢429,、,、309,用于发,动,动机歧,管,管（耐,热,热抗氧,化,化）,铝合金,：,：5000系，6000系和7000系,飞机和,火,火箭管,件,件：5000,系,系铝合,金,金管材,汽车和,自,自行车,：,：6000系,铝,铝合金,管,管材,钛合金,：,：纯钛和TC4,1、材,料,料分类,结构的,力,力学性,能,能,由设计,确,确定,内高压,成,成形可,通,通过加,工,工硬化,提,提高强,度,度,成形性,能,能,具有较,高,高的塑,性,性及较,大,大的n,值,值和r,值,值,制管过,程,程中尽,量,量减小,加,加工硬,化,化，保,留,留材料,的,的塑性,直径、,壁,壁厚精,度,度,高于普,通,通结构,钢,钢管，,确,确保“,密,密封”,、,、“零,件,件精度,”,”,精密热,轧,轧、冷,轧,轧钢管,、,、电阻,焊,焊管一,般,般均能,满,满足要,求,求,批次之,间,间的差,别,别可调,整,整密封,段,段模具,尺,尺寸解,决,决,清洁度,要,要求,管材的,内,内壁外,壁,壁均应,有,有很好,的,的清洁,度,度，保,证,证零件,表,表面质,量,量、保,护,护模具,2、,对,对管,材,材的,要,要求,无缝,管,管,晶粒,细,细化,、,、流,线,线均,匀,匀,没有,焊,焊缝,，,，力,学,学性,能,能一,致,致性,较,较好,因内,孔,孔偏,心,心，,往,往往,周,周向,壁,壁厚,分,分布,不,不均,导,导致,开,开裂,、,、零,件,件壁,厚,厚差,异,异,电阻,焊,焊管,（,（ERW,）,）,采用,热,热轧,或,或冷,轧,轧板,卷,卷制,造,造,制造,过,过程,加,加工,硬,硬化,不,不均,，,，导,致,致性,能,能差,别,别,焊缝,及,及热,影,影响,区,区易,开,开裂,，,，需,通,通过,特,特殊,工,工艺,控,控制,成本,低,低，,成,成形,性,性能,好,好，,可,可优,先,先选,用,用,3、,钢,钢管,种,种类,激光焊管,热影响区,小,小，塑性,和,和焊接接,头,头抗开裂,能,能力优于ERW管,材,材,用于复杂,零,零件、尤,其,其大膨胀,率,率的内高,压,压成形件,主要问题,是,是成本高,拉拔管（DOM）,采用完全,退,退火的厚,壁,壁ERW,管,管通过冷,拔,拔工艺生,产,产,利用芯轴,进,进行拉拔,，,，获得精,确,确的尺寸,和,和均匀的,材,材料性能,冷拔后再,通,通过正火,或,或退火获,得,得内高压,成,成形要求,的,的机械性,能,能,连续变截,面,面辊轧钢,管,管（TRT）,德国mubea公,司,司制造,材料相同,，,，厚度不,同,同,沿轴线钢,管,管直径变,化,化,4、钢管,力,力学性能,测,测试,单向拉伸,直径较大,的,的焊管，,可,可采用板,材,材拉伸性,能,能,直径较小,、,、材料强,度,度较高的,管,管材，取,弧,弧状试样,拉,拉伸，避,免,免硬化影,响,响,沿环向或,其,其它方向,的,的性能，,一,一般需要,将,将管材切,开,开后展平,进,进行拉伸,弧形截面,拉,拉伸试样,环向拉伸,避免展平,时,时加工硬,化,化的不利,影,影响,摩擦对测,试,试结果有,一,一定影响,液压胀形,技术参数,钢管直径,：,：30-120mm,最大钢管,壁,壁厚：5mm,钢管长度,：,：,D=30-60mm，L=300mm,D=60-100mm，L=410mm,二、主要,工,工艺参数,确,确定,初始屈服,压,压力,开裂压力,整形压力,（,（成形压,力,力）,轴向进给,力,力,合模力,补料量,铝合金变,径,径管零件,图,图,初始屈服,压,压力,管材开始,发,发生塑性,变,变形所需,要,要的内压,开裂压力,贴模前内,压,压应小于,开,开裂压力,5A02,外径 65mm,壁厚1.5m,屈服强度81.5MPa,抗拉强度183.6MPa,整形压力,（,（成形,压,压力）,成形截面,过,过渡圆角,保证尺寸,精,精度,高于其它,部,部位所需,内,内压,选择增压,器,器、确定,加,加载曲线,铝合金变,径,径管零件,图,图,圆角整形,压,压力计算,示,示意图,整形压力,与,与过渡圆,角,角半径的,关,关系,圆角半径,越,越小，整,形,形压力越,高,高,合,合模,力,力大、密,封,封困难、,功,功率增大,在,满,满,足,足,使,使,用,用,要,要,求,求,的,的,情,情,况,况,下,下,，,，,过,过,渡,渡,圆,圆,角,角,半,半,径,径,应,应,该,该,尽,尽,量,量,大,大,一,般,般,，,，,r,=(4-10),t,，,整,整,形,形,压,压,力,力,约,约,为,为,屈,屈,服,服,强,强,度,度,的,的1/4-1/10,轴,向,向,进,进,给,给,力,力,管,端,端,密,密,封,封,由,两,两,端,端,向,向,模,模,具,具,型,型,腔,腔,补,补,料,料,确,定,定,水,水,平,平,缸,缸,推,推,力,力,轴,向,向,进,进,给,给,力,力,的,的,构,构,成,成,高压液体反力,摩擦力,管材塑性变形力,理论值,工程估算,管,坯,坯,初,初,始,始,长,长,度,度,补,料,料,量,量,沿,轴,轴,向,向,推,推,入,入,模,模,腔,腔,的,的,材,材,料,料,长,长,度,度,，,，,用,用,于,于,确,确,定,定,水,水,平,平,缸,缸,行,行,程,程,作,用,用,：,：,减,减,少,少,减,减,薄,薄,率,率,、,、,提,提,高,高,膨,膨,胀,胀,率,率,实,际,际,补,补,料,料,量,量,：,：,理,想,想,补,补,料,料,量,量,的,的60,80,理,想,想,补,补,料,料,量,量,：,：,假设成形前,后,后管坯壁厚,不,不变,成形后工件,表,表面积等于,初,初始管坯表,面,面积,合模力,闭合模具、,避,避免缝隙,确定合模压,力,力机能力,p,c,整形压力（MPa）,A,p,工件在水平面上的投影面积（,mm,2,）,对于轴线为曲线的零件，投影面积,A,p,为宽度与轴线在水平面上投影长度之积,三、缺陷形,式,式和加载曲,线,线,缺陷形式,屈曲,原因：成形,区,区长度过大,，,，初期内压,不,不足，轴向,力,力大,措施：管材,长,长度合理、,增,增加预成形,、,、调整工艺,参,参数,屈曲,起皱,开裂,起皱,原因：轴向,力,力过大，成,形,形初期形成,皱,皱纹,措施：调节,加,加载路径，,工,工艺复杂,死皱：皱纹,过,过深，形成,无,无法展平的,缺,缺陷,“有益皱纹,”,”：可以展,平,平，可减小,减,减薄率,开裂,原因：内压,过,过高、变形,不,不均、管壁,颈,颈缩,例如：低碳,钢,钢管膨胀率40，,则,则内压过高,易,易开裂,措施：管壁,在,在颈缩前贴,模,模、预成形,减,减小膨胀率,、,、退火恢复,塑,塑性,成形区间：,不,不起皱、不,破,破裂的轴向,应,应力和内压,之,之间匹配的,区,区间,加载曲线：,内,内压和轴向,进,进给量（轴,向,向补料量）,之,之间的关系,图2-10,成,成形区间,和,和加载曲线,加载曲线要,在,在成形区间,中,中选择确定,加载曲线位,置,置不同获得,零,零件的壁厚,减,减薄程度不,同,同,靠近上限壁,厚,厚减薄大,靠近下限，,壁,壁厚减薄小,成形区间的,内,内压宽度越,大,大，,工艺控制越,容,容易,膨胀率,零件某一个,截,截面周长相,对,对于管坯初,始,始周长的变,化,化率（%,）,）,极限膨胀率,通过控制加载曲线，从初始管,材,材一次成形可获得的最,大,大膨胀率,(a)任,意,意形状截面(b),圆,圆截面(c),矩,矩形截面,影响极限膨,胀,胀率的材料,因,因素,管材力学性,能,能（延伸率,、,、硬化指数,n,值、厚向异,性,性指数r值,）,）,延伸率、硬,化,化指数越大,，,，则极限膨,胀,胀率越大,不锈钢极限,膨,膨胀率大与,铝,铝合金,圆形截面管,件,件的极限膨,胀,胀率（成,形,形区长度2d）,材料,max,纯胀形,max,不锈钢,120,35,低碳钢,100,25,铝合金,40,20,铜合金,150,60,影响极限膨,胀,胀率的零件,尺,尺寸和工艺,因,因素,最大截面的,部,部位、成形,区,区长度,位于工件两,端,端，容易补,料,料，极限膨,胀,胀率较大,成形区长度,大,大、最大截,面,面位于工件,中,中部，不易,补,补料，极限,膨,膨胀率相对,较,较小,壁厚,厚度增大，,极,极限膨胀率,有,有所增大，,但,但增加幅度,较,较小,零件形状,非对称形状,结,结构的极限,膨,膨胀率小于,对,对称形状结,构,构,加载曲线,采用优化的,轴,轴向补料量,和,和内压匹配,关,关系，可提,高,高极限膨胀,率,率,成形区长度,对,对极限膨胀,率,率的影响,极限膨胀率,随,随成形区长,径,径比变化存,在,在峰值,长径比大，,极,极限膨胀率,随,随长径比增,加,加而减小，,变,变化幅度不,大,大,长径比很小,时,时，极限膨,胀,胀率随成形,区,区长径比的,减,减小急剧下,降,降,四、内高压,成,成形的摩擦,与,与润滑,摩擦的影响,壁厚分布,极限膨胀率,缺陷形式,圆角过渡区开裂,润滑剂及摩,擦,擦系数,固体润滑剂,：,：MoS2,和,和石墨,约占40,润滑,油,油和,石,石蜡,约占30,乳化,剂,剂及,高,高分,子,子基,润,润滑,剂,剂,约占30,施加,方,方法,喷洒,、,、浸,泡,泡,有些,需,需干,燥,燥和,硬,硬化,摩擦,系,系数,影,影响,因,因素,内压,对,对低,碳,碳钢,摩,摩擦,系,系数,的,的影,响,响,肥皂,：,：内,压,压对,摩,摩擦,系,系数,没,没有,影,影响,MoS2,：,：随,内,内压,增,增加,而,而减,小,小，,到,到一,定,定内,压,压趋,于,于稳,定,定,材料,钢,钢,钢摩,擦,擦系,数,数较,低,低,铝合,金,金,钢,钢摩,擦,擦系,数,数较,高,高,润滑,剂,剂,内压,送料,速,速度,送料,量,量,模具,硬,硬度,及,及表,面,面处,理,理,9,、静夜,四,四无邻,，,，荒居,旧,旧业贫,。,。11月-2211月-22,Friday,November 4,2022,10,、雨中黄叶,树,树，灯下白,头,头人。22:12:0422:12:0422:12,11/4/202210:12:04 PM,11,、以我独,沈,沈久，愧,君,君相见频,。,。11月-2222:12:0422:12,Nov-2204-Nov-22,12,、,故,故,人,人,江,江,海,海,别,别,，,，,几,几,度,度,隔,隔,山,山,川,川,。,。,。,。22:12:0422:12:0422:12,Friday,November4,2022,13,、乍,见,见翻,疑,疑梦,，,，相,悲,悲各,问,问年,。,。11,月,月-2211,月,月-2222:12:0422:12:04,November4,2022,14,、他乡生,白,白发，旧,国,国见青山,。,。04 十,一,一月 202210:12:04,下,下午22:12:0411月-22,15,、比不了得,就,就不比，得,不,不到的就不,要,要。十一月 2210:12,下,下午11月-2222:12,November 4,2022,16,、,行,行,动,动,出,出,成,成,果,果,，,，,工,工,作,作,出,出,财,财,富,富,。,。,。,。2022/11/422:12:0422:12:04,04Novembe