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铝合金管件和板材的电磁脉冲成形工艺问题研究

朱月亭  
【摘要】:电磁脉冲成形是一种高能高速率的钣金件加工方法,可以大幅度提高材料的成形极限。主要应用在管件胀形、缩颈,平板胀形、压印成形,管连接和焊接等工艺中。本文主要研究采用电磁脉冲渐进放电成形方法实现长管件的胀形和双层套管间的连接胀形;研究了有模平板电磁脉冲成形时电磁线圈与凹模的相对尺寸变化对成形性及能量利用率的影响。研究中采用ANSYS/Multiphysics模块,建立6061铝合金管件和板材电磁成形的适合轴对称模型的2D有限元模型,采用Cowper-Symonds材料模型,用顺序耦合法分析了管胀形和平板成形过程。通过实验验证了模拟的准确性。在管件的电磁脉冲自由渐进胀形和双层管渐进胀形的有限元模拟中,应用考虑工件变形对成形的影响的顺序耦合法和避免网格畸变的随移更新空气网格技术,运用“生死单元法”技术进行线圈移动渐进放电的有限元模拟,实现用有限元模拟技术准确预测了长管件电磁脉冲渐进胀形过程。对铝合金管件电磁脉冲自由渐进胀形和双层管渐进胀形的模拟和实验中,研究放电线圈逐次移动放电过程,电磁线圈前后两个位置间的重叠率、放电次数、放电电压、线圈按顺序移动或按跳越移动等工艺参数对管件成形均匀性的影响。找到适合于双层套管电磁脉冲胀形连接的优化工艺参数。使该工艺可应用于制造具有双层双金属的耐腐蚀流体输送管道。对铝合金平板材的有模具电磁脉冲胀形过程,用有限元模拟和实验方法,研究线圈与凹模尺寸的相对变化,对成形性能、成形效率的影响。研究当凹模内径加两圆角半径之和在小于、等于和大于线圈外径的范围内时,对板材最大变形量的影响。研究表明,当凹模内径达到线圈外径的1.1~1.2倍时,板材的成形效率及其能量利用率最高。


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