韩聪
,
孙立宁
,
刘钢
,
苑世剑
材料科学与工艺
针对弯曲轴线矩形截面件内高压成形时容易发生开裂的问题,以轿车底盘前梁为例,采用数值模拟和试验的方法分别研究了0.98α、1.0α和1.02α(α为内高压件的轴线中心角)3种弯曲角度对弯曲轴线矩形截面件内高压成形开裂缺陷的影响.结果表明,采用0.98α和1.02α弯曲角度时,内高压成形时在弯角外侧和矩形截面过渡区叠加区域出现开裂缺陷,而采用1.0α的弯曲角度时,能够顺利成形出合格的内高压件.由此可知,对于弯曲轴线矩形截面件,弯曲工序引起的壁厚减薄及轴线偏移是导致内高压开裂的主要原因,通过合理的弯曲角度可以有效控制内高压成形截面环向变形的均匀性,避免开裂的产生.
关键词:
内高压成形
,
液压成形
,
底盘前梁
,
结构件
韩聪
,
张伟玮
,
苑世剑
,
赵福全
,
丁勇
,
曹伟
材料科学与工艺
针对复杂截面扭力梁内高压成形容易出现咬边和开裂的问题,以轿车V型扭力梁为例,采用数值模拟和试验方法,分析了预制坯形状对扭力梁内高压成形的影响,重点研究了压下量（Y）和侧向宽度（B）对预制坯形状和内高压成形的影响.结果表明,当Y、B分别为0.83D（D为管材直径）、0.73D和0.78D、0.78D时,得到的预制坯形状在合模时出现咬边缺陷;当Y、B分别为0.73D、0.73D和0.78D、0.68D时,得到的预制坯形状能够顺利完成合模过程,但在内高压成形时出现了开裂缺陷;当Y、B为0.78D、0.73D时,得到的预制坯能顺利成形出合格的内高压成形零件.由此可知,预制坯形状是决定复杂截面扭力梁内高压能否顺利成形的重要因素,通过控制截面的高宽尺寸和形状,可以得到合理的预制坯形状,避免内高压成形过程中缺陷的产生.
关键词:
内高压成形
,
液压成形
,
扭力梁
,
预成形
张伟玮
,
韩聪
,
苑世剑
,
曹伟
,
丁勇
,
赵福全
材料科学与工艺
为研究加载路径（内压力和轴向补料的匹配关系）对扭力梁内高压成形的影响,通过数值模拟和试验研究的方法,研究了不同加载路径对局部截面壁厚分布和管件成形精度的影响规律.研究发现：当补料初始压力过低时,在端部区域起皱;当补料初始压力过高时,补料全部集中在端部区域;当补料量过小时,壁厚改善不明显;补料量过大时,端部区域起皱.研究结果表明：初始压力为30 MPa,补料量15 mm时为合理加载路径,此时内高压成形件壁厚减薄较小,成形精度较高.
关键词:
加载路径
,
减薄率
,
成形精度
,
内高压成形
,
扭力梁
韩聪
,
张伟玮
,
韩怀志
,
李炳熙
,
苑世剑
材料科学与工艺
内高压成形波节管作为目前应用最广换热设备,其变形特点以及成形后承载特性均备受关注.本文通过数值模拟和实验研究的方法,首先分析波节管内高压成形壁厚分布规律、成形精度以及残余应力分布情况,然后分析成形后波节管在承载时,典型区域应力应变分布情况,得出波节管在承受不同载荷时的变形特点.研究结果表明:在内高压成形过程,当整形压力为290 MPa时,成形精度较好,根部过渡区域减薄率达21.63％,且此处残余应力最大.在承载过程,当波节管承受内压力自由胀形时,波节管等效应力的最大值出现在波节根部过渡区域,此处为承载的薄弱区域；当波节管承受轴向压缩和拉伸载荷时,波峰及其附近区域与之对应的产生轴向拉应变和轴向压应变,体现出波节管具备很好的轴向位移补偿能力.
关键词:
波节管
,
承载特性
,
位移补偿
,
内高压
,
当量应力
王勇
,
韩聪
,
苑世剑
,
臧超
材料科学与工艺
充液剪切弯曲方法能够整体成形相对弯曲半径小于0.5的极小半径管,内压和补料量对其成形精度有着重要的影响.采用实验的方法研究了在恒定内压下,不同补料量对5 A02铝合金管材充液剪切弯曲成形过程截面畸变、圆角大小和壁厚分布影响,并通过数值模拟深入研究了补料量对厚向应变的影响.研究结果表明:补料比(补料量和切向位移之比)小于1.2时可以成形管件精度良好.补料比为1.3时,靠近第一弯角的位置产生截面畸变,不圆度为2.2％.补料比对第一弯角外侧圆角影响明显,当补料比由1提高到1.2时,圆角减小50％由4.5 mm减小至2.25 mm.随着补料比的增加,内外侧壁厚均增大.内外两侧最大增厚分别由27.47％和26.67％增加到38％和34.67％,最大减薄分别由14.53％和6.64％降低到8.73％和5.8％.补料比对外侧壁厚影响大于内侧.由此可知,补料量增加,有利于外侧圆角的成形和改善成形管件的壁厚分布,但补料量过大,易造成截面畸变.
关键词:
极小半径管
,
剪切弯曲
,
补料量
,
成形精度
苑世剑
,
何祝斌
,
刘钢
,
王小松
,
韩聪
中国有色金属学报
介绍哈尔滨工业大学在内高压成形基础理论、关键技术及工业应用等方面取得的重要进展.在基础理论方面,利用平面应力屈服椭圆描述典型内高压成形过程中应力状态及壁厚变化趋势；揭示变径管内高压成形过程中壁厚分布规律以及多边形截面环向的壁厚分布特点；指明整形阶段圆角充填时存在极限圆角半径；发明了用于测量管材环向力学性能的管材环向拉伸实验方法.在工艺关键技术方面,针对航空航天领域对大直径薄壁复杂管件的需求,发明了Y型薄壁三通管两步成形方法、双层管充液弯曲方法,试制出超薄Y型三通管、整体不锈钢进气道及弯管零件.在工业应用方面,研制了合模力最大达55 MN的工业生产用大型内高压成形机,并成功地用于轿车底盘零件大批量生产.
关键词:
内高压成形
,
液压成形
,
塑性变形
,
应力状态
,
失稳行为
张伟玮
,
韩聪
,
苑世剑
材料科学与工艺
为了探究高强钢管22MnB5热气胀成形V型截面扭力梁的工艺，采用热力耦合数值模拟的方法研究了高温成形时扭力梁温度场、应力场、应变场、壁厚分布规律以及成形精度．研究发现：成形结束时，由于温度场分布的差异，各个区域材料流变性能不同，因此，最大主应力位于温度场较低区域，最大主应变位于温度场较高且膨胀量较大区域；随着试件初始温度的提高，成形后试件最低温度和最大减薄率均增大，成形精度提高；随着摩擦系数的增大，成形后试件最大减薄率增大．研究表明：当初始试件温度为850℃、摩擦系数为0．1、整形气压20 MPa时，成形后得到成形精度较高，最大减薄率为14％的试件，且成形后最低温度为499℃，高于马氏体开始转变温度．
关键词:
热力耦合
,
高强钢
,
间接热成形
,
预成形
,
初始温度
,
成形精度
苑世剑
,
刘钢
,
韩聪
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2006.04.011
采用力学分析和有限元模拟对空心零件圆角部位在内高压成形过程中的应力分布和变形机理进行了分析,针对多边形截面空心件内高压成形,以矩形截面为例提出采用花瓣形预成形截面降低圆角成形压力的方法,分析了该方法降低圆角成形压力的机理,提出了花瓣形预成形截面形状关键参数计算公式,并通过试验进行了验证,为采用较低压力实现空心构件圆角内高压成形提供了理论指导.
关键词:
内高压成形
,
过渡圆角
,
应力分析
,
空心轻量化构件
,
有限元模拟
韩聪
,
王小松
,
苑世剑
材料科学与工艺
doi:10.3969/j.issn.1005-0299.2007.04.006
利用动态显式有限元程序LS-DYNA,采用多步法和单步法两种方式,以某型号副车架为例,对曲线空心构件的内高压成形过程进行了数值模拟研究,给出了两种方式下副车架内高压成形后的壁厚分布.在模拟的基础上进行弯曲、预成形和内高压成形试验,获得了副车架内高压成形件,给出了典型截面的壁厚分布,并与两种模拟结果进行了比较.结果表明,采用多步法数值模拟技术模拟曲线空心构件的内高压成形过程,考虑了弯曲和预成形对后续的内高压成形过程的影响,模拟结果与试验结果基本吻合,能够更加准确地反映曲线空心构件的内高压成形过程.
关键词:
内高压成形
,
液压成形
,
弯曲
,
副车架
,
数值模拟
