内压及温度对皱纹形状的影响

行业动态     |     2020-01-11
摘要:内压越高,管材应力状态处于厚向应变增量小于零区域的时间越长,而补料量相同意味着总轴向应变相同,因此由体积不变原理可知环向应变越大,即说明皱纹高度越大。本文兴迪源机械带来内压及温度对皱纹形状的影响。

  内压越高,管材应力状态处于厚向应变增量小于零区域的时间越长,而补料量相同意味着总轴向应变相同,因此由体积不变原理可知环向应变越大,即说明皱纹高度越大。本文兴迪源机械带来内压及温度对皱纹形状的影响。
 
  一、内压对皱纹几何形状的影响
 
  图10-20是在175℃、补料量为6mm的条件下获得不同内压下的胀形管中及皱纹形状。当内压低于7.7MPa时,管件轴向截面轮廓几何形状特征相同。靠近两端的凸起皱纹是以正弦曲线为母线的旋转壳体,夹在皱纹中间的是圆柱壳体。
 



图10-20不同内压下胀形管件及皱纹形状

(a)内压4.4MPa;(b)内压6.6MPa:(c)内压7.7MPa;(d)内压9.9MPa;(
e)皱纹形状拟合曲线
 
  当在内压为9.9MPa的条件下补料时,由于内压较大,管材的变形方式发生改变,基本以胀形为主,压缩皱纹不明显。但当内压达到9.9MPa时,靠近两端凸起皱纹的截面形状尽管仍以正弦曲线为主,但两皱纹相距很近并且左右不对称。也就是说,相同补料量下所用内压越大,得到皱纹的高度越大,宽度越大,且皱纹向中间移动。
 
  不同内压下皱纹几何特征值的变化可以通过应力状态给予解释。内压越高,管材应力状态处于厚向应变增量小于零区域的时间越长,而补料量相同意味着总轴向应变相同,因此由体积不变原理可知环向应变越大,即说明皱纹高度越大。内压越高,管材皱谷处发生塑性变形的时间越长,即皱谷环向应变越大。从能量角度看,为使皱谷环向应变增大,皱纹的宽度增大要比皱纹宽度不变或者减小所需能量小得多,因此内压越高皱纹宽度越大。而皱纹宽度的增大是通过向皱峰两边的材料扩充实现的,因此皱纹向中间移动。
 
  二、温度对皱纹形状的影响
 
  图10-21是补料量为6mm时不同温度下胀形管件及皱纹形状。为了消除温度对屈服强度的影响,采用相同的内压屈服强度比(0.03σs,)来设置各个温度下内压。

 


 
 
  图10-21不同温度下胀形管件及皱纹形状
 
  (a)温度175℃;(b)温度225℃;(e)温度250℃;(d)温度300℃;(e)皱纹形状拟合曲线。
 
  AZ31B镁合金管材室温塑性很差,在补料未达到6mm时,出现剪切开裂。在不同的温度下,管件轴向截面轮廓几何形状相似,即靠近两端的凸起皱纹是以正弦曲线为母线的旋转壳体,夹在皱纹中间的是圆柱壳体。温度越高,夹在皱纹中间的圆柱壳体部分长度越小,且其外径越大。
 
  由于所采用的内压与各温度下材料屈服强度之比相同,因此不同温度下管材在初始屈服时的应力状态均处于厚向应变增量大于零的区域。但是由于不同温度下材料抵抗继续变形的能力(即材料的硬化)不相同,因此随着补料量的增加,管材发生塑性变形程度不同。AZ31B管材的硬化指数随着温度升高而下降,因此相同载荷下温度越高管材塑性变形的增量越大,即皱纹高度越高、宽度越大。而皱纹宽度的增大是通过向皱峰两边的材料扩充实现的,因此皱纹向中间移动。
 
  通过热态胀形性能研究,AZ31B管材在175℃时具有最大膨胀率。在该温度下,通过内压和轴向补料匹配,可在成形区预先聚集存储材料,进一步提高成形能力。图10-22是在175℃时通过内压和轴向补料匹配成形出的AZ31镁合金变径管,最大膨胀率达到50%,最大减薄率仅为17%。
 
 
  图10-22大膨胀率镁合金变径管
 
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金属冷挤压液压成形机
 
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  部分文段和图片摘自:
 
  《现代液压成形技术》
 
  作者:苑世剑
 
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