熱加工工藝：不銹鋼彎頭軟模脹形凹模的失效分析
2022-08-10【作 者】王龍祥;溫彤;雷杰
脹形工藝能成形出其他方法難以制造的中空零件，且制件的表面質(zhì)量好、強(qiáng)度高[[1-3]。圖1所示的不銹鋼中空彎頭，由于具有極小的彎曲半徑以及特殊的底部圓角過渡區(qū)，而難于采用普通沖壓方式成形。實(shí)際工藝是將板坯拉深成直筒形件，再脹形為一邊開口的彎頭及底部鼓形的形狀，最后加工出底部中間的孔?？紤]到工裝成本以及操作方便，脹形傳壓介質(zhì)采用聚氨酷橡膠。脹形前，將聚氨酷棒塞入筒形坯料中，整體放入圖2所示的凹模，利用一凸模向下推擠聚氨酷完成彎曲和底部的脹形。但現(xiàn)場生產(chǎn)中，脹形凹模極易出現(xiàn)開裂(圖2)，且局部區(qū)域磨損嚴(yán)重。即使選用很好的模具材料，模具壽命也很低。
本文利用ABAQUS分析軟件，模擬了以聚氨酷橡膠一類的超彈性體作為傳壓介質(zhì)的彎頭脹形過程，探討了該不銹鋼彎頭脹形凹模失效的主要原因，提出了相應(yīng)的工藝與模具改進(jìn)措施。
采用顯式算法模擬了以橡膠類超彈體為傳壓介質(zhì)的不銹鋼彎頭軟模脹形過程，分析了脹形凹模開裂和磨損失效的原因，由此提出了相應(yīng)的工藝與模具結(jié)構(gòu)改進(jìn)措施。主要結(jié)論如下:
（1）脹形后期，坯料上端的材料不再向下流動，凹模底部圓角過渡區(qū)凹槽部位坯料的成形主要靠材料的變薄。此時(shí)，成形載荷與橡膠內(nèi)壓力急劇增大。
（2）凹模開裂的主要原因是，脹形后期圓角過渡區(qū)附近材料所受的應(yīng)力較大，超過了材料的強(qiáng)度極限。同時(shí)，模擬和實(shí)際生產(chǎn)都發(fā)現(xiàn)，凹模型腔圓角過渡區(qū)上側(cè)位置的高壓應(yīng)力，造成了該區(qū)域磨損嚴(yán)重。
（3）可從成形工藝、模具結(jié)構(gòu)等方面改進(jìn)，以提高模具的壽命。如盡量降低摩擦、工藝上改為二次成形，以及采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的凹模等。
以下是正文：
