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薄壁管的充液压弯成形研究

刘泽宇  
【摘要】: 充液压弯是在两端密封的管坯中充入一定压力液体,然后在模具中压弯成形的一种弯管工艺,这种工艺成本低、效率高,而且特别适用于薄壁管和变曲率管的弯曲成形。 针对直径为Φ55mm,壁厚为1.75mm的低碳钢薄壁管的充液压弯进行了有限元模拟,分别研究了不同相对弯曲半径、不同充液压力等参数对管材的壁厚分布、横截面尺寸等的影响。结果表明,随着充液压力的增大,截面不圆度逐渐减小,管材内侧壁厚增厚趋势减小,外侧减薄趋势增大。随着相对弯曲半径的减小,管材的截面不圆度逐渐增大,管材内侧增厚趋势增大,外侧减薄趋势也增大。 根据数值模拟结果,分析了变形后内外侧典型点的应力应变状态。结果表明在充液压力为18MPa时,管材内侧的轴向压应力比无充液压力时要减小了很多,因此充液压弯工艺避免了管材内侧的起皱趋势。并根据模拟结果,对不圆度与充液压力和相对弯曲半径之间的关系进行了曲线拟合,分析了不圆度随它们二者的变化规律。 利用直径为Φ55mm,壁厚为1.75mm的低碳钢薄壁管进行了不同参数下的充液弯曲工艺实验,并对实验结果进行了应变分析,得到了与模拟基本吻合的结果。 通过对一典型变曲率薄壁管预弯曲阶段的充液压弯工艺的数值模拟,优化了预弯曲工艺,降低了后续内高压整形的难度,提高了产品的合格率。


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