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中科院科普问答——为你揭开内高压成形的奥秘(其四)

2017-09-14
摘要:NO.1 问:内高压成形技术的发展趋势有那几个方面? 答:(1)超高压成形,目前工业生产中使用的增压器最高压力一般为400MPa,为了能适应更复杂的结构形状和精度、更大的壁厚和高强度材料,内压需要进一步提升。在这个过程中需要解决一系列的问题,例如超高压段移动密封、减少超高压下的摩擦、模具材料的强度以 […]

NO.1

问:内高压成形技术的发展趋势有那几个方面?

答:(1)超高压成形,目前工业生产中使用的增压器最高压力一般为400MPa,为了能适应更复杂的结构形状和精度、更大的壁厚和高强度材料,内压需要进一步提升。在这个过程中需要解决一系列的问题,例如超高压段移动密封、减少超高压下的摩擦、模具材料的强度以及超高压液体控制精度等。
(2)新成形工艺。例如拼焊管内高压成形,双层管内高压成形,预制坯成形,外压成形和内外压结合成形,内高压-连接复合工艺等。
(3)超高强度材料成形。随着结构轻量化需求的进一步提高,所使用的材料强度越来越高,而塑性降低,使得成形难度增大,开裂倾向严重,因此需要对弯曲、预成形、内高压成形、壁厚分布和润滑等进行更深入的研究。
(4)热态内压成形。针对于高性能铝合金、镁合金等轻合金材料室温塑性较低,、成形较为困难的问题,采用加热加压介质成形异型界面零件是一个发展的重要方向。它所面临的主要问题是成形时间长,效率较低,而且对于某些金属,目前的耐热油还达不到所需要的温度。(此内容提取自兴迪源机械官网)

 

NO.2

问:板料液压成形技术的发展趋势有那几个方面?

答:(1)提高成形极限和零件质量的成形新技术。充液拉深目前向着主动径向加压充液拉深、正反加压充液拉深、预胀充液拉深、热态充液拉深等技术方向发展。
(2)低塑性材料的拉深成形。高性能铝合金、镁合金和超高强度钢等材料强度高、塑性低、与普通碳钢相比,更容易产生破裂和起皱。普通的冲压工艺往往需要多道工序,工艺复杂。而兴迪源机械的充液拉深技术可以有效的克服成形性能方面的不足,节省工序,提高效率。
(3)大型复杂型面零件成形。由于大型复杂型面普通冲压成形往往需要与零件形状尺寸一致的凸模及与型腔相配的凹模,成本高,周期长。而充液拉深成形只需要凸模,液室压力起到软凹模的作用使板材贴模,显著降低模具成本,模具调试简单。
(4)与普通拉深工艺复合,提高效率。普通拉深成形出零件的大部分,再用液压成形加工出局部需要的特殊形状,或者先充液拉深成形出零件,再用普通成形工艺,如带孔坯料翻边钱先拉深,然后液室压力卸载再进行翻边,以获得较高的直边。

 

NO.3

问:壳体液压成形技术的发展趋势有那几个方面?

答:(1)选用轻质传力介质。虽然采用水作为壳体液压成形的传力介质具有成本低和清洁等特点,但对于大容积壳体,水的质量较大,壳体难以支撑,因此,开发出密度低于水的介质或者在水中混合轻质材料降低密度是一个发展方向。
(2)应用高能束焊接技术和自动化工艺焊接封闭壳体。目前焊接的技术多为手工电弧焊,容易产生接头开裂等质量问题,因此如何在封闭壳体上实现自动化焊接或引入激光灯高能束焊接方法是促进该技术普及的一个基础课题。
(3)铝合金等轻质材料球壳液压成形。由于工业上对轻质材料球壳的需要越来越多,因此针对铝合金等材料的球壳液压成形也是今后的一个发展方向。它的难点在于封闭壳体的焊接,因此对这方面的研究显得更为重要,兴迪在这方面与中科院有深入的合作研究。

 

NO.4

问:变径管的一般内高压工艺过程是什么?

答:变径管内高压成形工艺过程主要分为三个阶段:
(1)填充阶段,将管材放在下模内,然后闭合上模,使管材内充满液体,并排出气体,将管的两端用水平冲头密封。
(2)成形阶段,对管内液体加压胀形的同时,两端冲头按照设定加载曲线向内推进补料,在内压和轴向补料的联合作用下使管件基本贴靠模具,这时除了过渡区圆角以外的大部分区域已经成形。
(3)整形阶段,提高压力使过渡区圆角完全贴靠模具而成形为所需的工件,这一阶段基本没有补料(以上知识来自兴迪源机械官网)

 

NO.5

问:变径管的零件可以分为几个部分?

答:根据受力和变形特点,零件分为成形区和送料区两个区间,成形区是管材发生塑性变形,直径发生变化的部分;送料区在模具内限制管材外径不变,主要作用是向成形区补充材料。(知识摘自兴迪源机械官网)

 

NO.6

问:变径管的内高压成形技术的应用范围

答:变径管内高压成形技术适用于制造汽车的进、排气系统、飞机管路系统、火箭动力系统、自行车和空调中使用的异型管件和复杂截面管件,主要用于管理系统中的功能元件或连接不同直径的管件。此外,一些空心曲轴和传统系统中空心阶梯轴也可以采用内高压成形技术制造,设备可以采用兴迪内高压成形液压机。

 

NO.7

问:变径管内高压技术的适用范围

答:该技术适用的管径为25mm ~ 200mm,壁厚为1mm ~ 8mm,管径与壁厚比一般为10 ~ 50,在汽车和飞机中使用的变径管壁厚一般为1mm ~ 3mm,空心轴壁厚为4mm ~ 8mm。(以上科普知识来源兴迪源机械官网)

 

NO.8

问:内高压成形的主要工艺参数有哪些?

答:主要工艺参数包括初始屈服压力、开裂压力、整形压力(成形压力)、轴向进给力、合模力和补料量。(上面知识来自于兴迪源机械官网)

 

NO.9

问:什么叫初始屈服压力?

答:初始屈服压力是指管材开始发生塑性变形所需要的内压,当内高压成形时无轴向力作用时,即自由胀形的初始屈服压力为ps=2tσs/d,σs为材料屈服强度,t为管材壁厚,d为管材直径。工程上一般采用该公式估算初始屈服压力。(以上知识来自于兴迪源官网)

 

NO.Ⅹ

问:什么叫开裂压力?

答:开裂压力指管材在内压作用下发生破裂的临界压力,纯胀形时的开裂压力pb,可以用下式估算:Pb=2tσb/d,σb为材料的抗拉强度,t为管材壁厚,d为管材直径。(以上答案摘自兴迪源机械官网)