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铝合金管材磁脉冲辅助内高压成形机理研究结题摘要

2022/07/16145 作者:佚名
导读:本课题的核心思想是通过降低补料难度和高速率下成形性能提高的特点解决当前铝合金管件室温内高压成形困难的问题。取得的创新性成果如下: 基于多物理场有限元分析软件ANSYS,结合磁脉冲辅助内高压成形基本特征,解决了磁固耦合的数值仿真问题。提出采用电磁胀形衡量磁效应,评测了线圈结构及放电参数的结构合理性。确立了电磁辅助内高压成形线圈结构设计基本原则。 揭示了磁脉冲振动对摩擦的影响机制,克服铝合金管材内高压

本课题的核心思想是通过降低补料难度和高速率下成形性能提高的特点解决当前铝合金管件室温内高压成形困难的问题。取得的创新性成果如下: 基于多物理场有限元分析软件ANSYS,结合磁脉冲辅助内高压成形基本特征,解决了磁固耦合的数值仿真问题。提出采用电磁胀形衡量磁效应,评测了线圈结构及放电参数的结构合理性。确立了电磁辅助内高压成形线圈结构设计基本原则。 揭示了磁脉冲振动对摩擦的影响机制,克服铝合金管材内高压成形时补料困难的问题。设计了摩擦力测试专用装置,证实脉冲振动对降低摩擦的有益效果。磁场力和液体压力耦合做为变形驱动力实现了胀形区有益皱的量化分解进而累积利用,从而避免了传统加载模式下有益皱单次形成-一次展平时皱峰易发生破裂,成形件壁厚呈锯齿形分布的缺陷。通过轴压和脉冲磁场力共同作用对预成形件进行整形,提高了铝合金管坯的成形极限,特别是壁厚均匀性,在室温下成形极限提高了76.9%,壁厚不均性由23.3%降至12.8%。 提出利用微型花瓣形状重复形成展平机制,克服摩擦力对金属流动的抑制问题,圆角成形能力较准静态加载由0.2提高至0.5,整形压力由60MPa降至11MPa。电磁力辅助作用下成形件是在正变形和反变形的交替作用下成形,能充分利用包申格效应,抑制回弹。微型花瓣形状有助于将内压力转换为极大的水平推力,使管坯直壁部分始终处在沿厚向压应力状态,促进该部位自始至终参与塑性变形。从剪应力变化观察到过渡点处的剪应力由准静态就加载时的正剪应力转变为电磁辅助加载时的负剪应力。根据Tresca屈服准则分析了影响圆角成形的力学因素。证明了摩擦力降低和电磁力背推作用下形成的整形推力是改善变形区受力状态,降低圆角成形难度,提高成形极限的根本原因。 归纳了电磁辅助内高压成形中常见的三种缺陷形式:开裂、形状不足和橘皮。揭示了各缺陷成因,并据缺陷形成机制提出了消除缺陷的方法。胀形过程中变形速率不高是导致破裂发生的主要原因,提高变形速率可克服该缺陷;圆胀方中电磁力不足,致使摩擦力阻碍金属流动,使金属处在双拉应力状态是导致过渡圆角处发生破裂的原因。胀形和圆胀方过程中电磁力不足均可导致形状缺失。但胀形过程中,形状缺失的本质原因是电磁力不能进一步驱动管坯达到再屈服的塑性变形条件,而圆胀方过程中,则是由于未能形成整形推力导致金属填充困难,从而使圆角成形难度增大。成形中采用晶粒细小均匀的管材可避免桔皮缺

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