薄壁5A02铝合金管材双向液压胀形研究.pdfVIP

Classified Index: TG306 U.D.C: 621 Dissertation for the Doctoral Degree in Engineering RESEARCH ON DOUBLE-SIDED PRESSURE BULGING OF THIN-WALLED 5A02 ALUMINUM ALLOY TUBE Candidate ： Xie Laijun Supervisor： A.P. Wang Xiaosong Academic Degree Applied for ： Master of Engineering Speciality： Materials Processing Engineering Affiliation ： School of Materials Sci. Eng. Date of Defence ： June, 2011 Degree-Conferring-Institution ： Harbin Institute of Technology 摘 要 摘 要 内高压成形工艺在管材胀形基础上引入轴向力，提高了管坯的成形性。但 是内高压成形时，管坯受较大环向拉应力开裂仍是主要的失效形式。如果在管 坯外侧施加可控的外压，则可以在管坯的外侧形成三向压应力状态，从而提高 管坯的成形性。由于带外压管材内高压成形时，内压、外压与轴向力三者互相 耦合，变形过程复杂，因此本文首先开展了薄壁铝合金管双向液压胀形研究， 并进行了恒定外压数值下的管坯的成形实验与数值模拟。 由于实验所需外压的最大数值为 100MPa，需要采用增压器进行加载，因此 首先改造了实验设备，在 1000 吨内高压成形机上外接一个增压器，内压与外压 均 由增压器提供。加载时内压与外压按照预设曲线同时上升，当外压达到设定 数值后保持不变，内压继续升高，直至管材发生破裂。 采用外径 63mm ，壁厚 1mm 与 2mm 的薄壁 5A02 铝合金管材进行了双向液 压胀形实验，测量了不同外压下管材的膨胀率和壁厚分布。实验结果表明，随 着双向液压胀形实验中外压数值的增大，管材的膨胀率逐渐增大，管材发生破 裂时的壁厚逐渐减小。壁厚 1mm 和 2mm 管材实验结果基本相同，外压对 1mm 管坯膨胀率的提高稍大于 2mm 管材的提高。 采用 ABAQUS 进行了薄壁 5A02 铝合金管材双向液压胀形的数值模拟，模 具为刚体单元，管材为实体单元。分析了不同外压下薄壁铝合金管材胀形过程 中的应力应变的变化规律以及成形后管件的外径和壁厚分布。数值模拟结果表 明相同时刻下，外压高的管材环向应力和轴向应力均较小。环向应变逐渐增大， 厚向应变逐渐减小，轴向应变为 0 且几乎保持不变。外压的存在减小了管材环 向应力，外压高的情况下管坯可以获得更大的变形量而不发生破裂，因此提高 了成形性。 关键词：管材液压成形；双向液压成形；铝合金；薄壁管 - I - Abstract Abstract Formability of tube was improved in the internal high pressure forming process(IHPF) by applying the axial force. But bursting due to the excessive hoop stress is the m