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XAc试验研究
文章编号:1672-0121(2010)02-0097-03
异径三通管胀形实验研究
李昌坤,温彤,刘亚君2,宋志真3
(1.重庆大学材料科学与工程学院,重庆400044;
2.大唐碧ロ水カ发电厂,甘肃陇南746412;
3.河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471003)
摘要:内高压成形是以某种传カ介质,使管材成形的一种现代塑性加工技术。与传统工艺制造出的三通
管相比,内高压成形的异径三通管质量高(强度高、精度高),且成本低(减少成形和装配工序)。本文进行了异
径三通管内高压胀形的一系列实验研究,分析了异径三通管成形的主要影响因素,获得合理的工艺参数。结
果表明,选用纯石蜡为胀形传力介质,成形结果较理想;几何尺寸也是较重要的参数;轴向压カ为17MPa
22MPa、平衡压力为3.5MPa~4.5MPa时,成形效果较好。
关键词:机械制造;胀形;异经三通管;内高压成形;石蜡
中图分类号:TC306文献标识码:B
1引1言
多、装配精度低、表面
目前,许多薄壁通管生产厂家大多采用传统
质量差;增加了冲压、
制造工艺:把两个不同直径的直管插焊在一起,如图
装配等工序,生产效率
1所示。采用这种工艺制造的三通管存在的主要问
低;管件内表面不光
题是:焊接容易出现焊孔导致废品率高;零件数目
w滑、流体阻力大等问
题。而采用内高压胀形
收稿日期:2009-12-30
技术制造的三通管具
作者简介:李昌坤(1983-),男,硕士,从事管材内高压成形工艺研究
图1异径三通管
有以下优点:①管件表
场分析.钢铁,1999,(3)
[6]董洪波,康永林,尚进.60km钢轨热轧过程的三维有限元模
[2?ト勇力,刘オ,等H型钢轧制过程三维弹塑性大变形有限元
拟.特殊钢2003,(9)
模拟钢铁研究学报,1998,(8)
[?刘晓波,张晓莉热精轧铝带轧制力分布的数值模拟锻压装备与
3]许秀梅,张文志,等.钢轨万能轧制过程的数值模拟.塑性工程学
制造技术,2004,39(1):56-58
报,2005,(8)
8]侯沛云,主群娣,等,数值模拟技术在火车轮热成形工艺设计中
4!李建超,吴迪箱形孔轧制方环的显式动力学有限元模拟特殊
的应用.锻压装备与制造技术;2009,44(3):77~81
钢,2002,(23):23-25.
15]吴迪,赵宪明.万能孔型轧制高精度重轨的研究.轧钢,2000
(3):12-14.
Numerical Simulation of Full-universal Passing Process for 60k /m Heavy Rail
ZHU Xingyuan, YUAN Mingyue
( School of Material Seience and Engineering, Wuhan Technology University, Wuhan 430070, Hubei China)
Abstract: On the basis of nonlinear FEA code ANSYS/LS-DYNA, taking 60kg/m heavy rail as an research x
object, rail rolling process of universal rolling unit have been simulated by 3D large deformation thermal-mechanical
FEM. Stress, stain distribution and metal flow in rolling process of typical passes have been analyzed in details as
well as the effect of rolling parameter to draught pressure and extension
Keywords: Heavy rail; Full-universal pass; FEM numerical simulation
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试验研究割 PERIMENT& RESEARCH
面美观;(②质量高、产品可靠性高;③内表面光滑、流火处理后进行单向抗伸实验,得到的主要力学性能
体阻力小;④战少了加T.工序,提高了生产效率
参数见表1
成本减少了25%左右。内高压胀形Iに艺可以一次成
表1黄铜主要力学参数/MPa
形出三通管,显然克服了焊接に艺带来的诸多同题
内高压胀形是多通管件生产的主要方式之-"4
抗抗强度弹性极限
用服极限
弹性模量
鉴于内高压胀形技术所具有上述优点,随着内
220
1.0x105
高压胀形技术不断成熟,该技术已广泛应用于航空
由于石蜡具有固体和流体双重性质,在管材内
航天、汽车、石油等行业。因而内高床胀形技术有着部可产生均匀的力场;与液体介质相比不存在密封
广阔的发展空间。
问题,同时易于充满和压实;另外石蜡还可以循环回
收利用,这样就降低了成本。但石蜡的强度、硬度比
2异径三通管胀形原理
较低,加人适量的石墨可以提高强度和硬度,同时石
首先在毛坯直通管中填充满固体介质,再放人黑也具有润滑效果,所以实验选取石蜡+石墨粉为胀
模具中,然后左、右冲头对介质施加一定的压力,从形传力介质?。为分析石蜡及石墨对三通管胀形的成
而使管坯金属在内だ力作用下发生塑性变形;随着形性能影响,选取了3种不同比例的石蜡、石墨混合
变形的继续,冲头开始接触管坯端面并施加轴向压传力介质,如表2所示。
力,以推动金属流向凹模支管型腔,补充胀形区材料
表2胀形个质比例
的不足,保证了支管的成形高度;达到一定高度的支
管与平衡冲头接触斤,平衡冲头对胀形区施加径向
序号
介质名称
体积比例
反压,平衡在后退中始终与支管接触,这样使胀形区
纯石蜡
金属处于较髙的静水压力变形状态,使支管的长度
石蜡:石墨
增加。
石蜡:石墨
1:1
3.2实验结果分析
图4是胀形介质为石蜡和石墨在不同比例下异
介质
径一通管的成形情况。经分析介质为纯石蜡胀出的
支管高度为7mm,介质为石蜡/石墨=1:1胀出的高度
为5.8mrn,而介质比例为4:1胀出的高度为6.5mm
这是由于石墨比例増多,这种混合性胀形介质的硬
度、强度均增加,流动性逐渐降低,从而影响金属材
图2异径三通管内高压胀形原理
料流动性。
L.上模2有冲头3.平衡冲头4.下模5.左冲头
3异径三通管胀形实验研究
3.1实验条件
纯石蜡
石蜡:石墨=4:1
实验在河南科技大学自行研制的30t轴压胀形
试验机上进行,如图!3所示。实验材料黄铜,苴铜退
石蜡:石器=1:1
图4不同胀形介质三通管的成形结果
由图4可以看到,支管高度显然不能满足要求。
在满足零件要求的前提下,把支管外径由原来
图330t轴压胀形试验机
2mm增加到]4mm。此组实验胀形介质为纯石蜡
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