铝合金波纹管无芯模缩径旋压成形机理与规律.pdf

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1、第21卷第2期塑性工程学报Vo1．21NO．22014年4月JOURNALOFPLASTICITYENGINEERINGApr．2014doi：10．3969／j．issn．1007—2012．2014．02．020铝合金波纹管无芯模缩径旋压成形机理与规律(西北工业大学材料科学与工程学院，西安710072)詹梅石丰(中国航天科技集团公司长征机械厂，成都610100)邓强马飞陈建华摘要：针对波纹管现有制造工艺存在焊缝多、周期长、成本高、焊缝区易出现扩展裂纹等缺陷，提出采用无芯模缩颈旋压成形波纹管，并基于ABAQUS／Explicit

2、平台建立了波纹管无芯模缩径旋压的三维弹塑性有限元模型。分析波纹管缩径旋压过程中的应力应变分布规律表明，直壁区与斜壁区相交处的圆角是应力和塑性应变集中区，该圆角区域在旋压过程中易产生厚向过度减薄和拉裂。采用单因素实验设计方法获得了工艺参数对成形质量的影响显著性和影响规律，并实验验证了数值模型结果的可靠性和实用性。结果表明，芯模转速对成形质量影响最大，芯模转速增大时，工件直壁区径向尺寸与波纹中心高度的精度均会变差；旋轮圆角半径对成形质量有一定的影响，较小的旋轮圆角半径无法使材料完全达到塑性状态而产生较大回弹，最终导致较大的几何尺寸精度

3、偏差；而较大的旋轮进给速度容易在旋轮前方产生金属堆积，易使已旋区发生过度减薄从而影响成形质量。关键词：波纹管；缩径旋压；有限元仿真；工艺参数中图分类号：TG3O6文献标识码：A文章编号：1007—2012(2014)02—010808Formingmechanismandrulesofmandrelessneck—spinningoncorrugatedpipesZHANMeiSHIFeng(SchoolofMaterialsScienceEngineering，NorthwesternPolytechnicalUniversit

4、y，Xi’an710072China)DENGQiangMAFeiCHENJian-hua(ChinaAerospaceScienceandTechnologyGroupCo．，Ltd．，LongMarchMachineryFactoy，Abstract：Aluminumcorrugatedpipehasbeenappliedinbroadareasincludingaerospace，petrolindustriesduetoitslightweightandgoodcorrosionresistance．Theexisting

5、weldingprocessingmethodofcorrugatedpipeshasmanydisadvantages，suchasweldseam，longtimeofmanufacturing，highcost，andsensitivityofweldareastocracks，etc．Thusthispaperproposedamethodusingmandrelessneck-spinningformingprocesstomanufacturethecorrugatedpipes．BasedonABAQUS／ExpIi

6、cit，anelastic-plasticfiniteelementmodelforthemandrelessneck-spinningprocessisestablished．StressandstraindistributionsduringthespinningDrocessareanalyzed，andtheresultsshowthatthefilletbetweenthestraightwal1areaandtheinclinedwal1areaiSthestress-strainconcentrationarea，w

7、hichhasgreateffectonthethicknessreductionandcrackofthecorrugatedpipe．Furthermore，thesin—glefactorexperimentsweredesignedtostudytheeffectsofprocessparametersontheformingquality．Finally，theexperimentshavebeencarriedouttoverifythefeasibilityofthisspinningmethodandsimulat

8、ions．Theresultsshowthat：themandrelspeedisthemostinfluentialfactorontheformingquality，abigrotationspeedofmandrelleadstoabadwa