鍛壓技術(shù)：Fe/Al復(fù)合管液壓脹形數(shù)值模擬及試驗研究
2023-02-15【作 者】孫顯俊;陶杰;郭訓(xùn)忠;張立伍
【前 言】
管件液壓脹形工藝是近幾年發(fā)展起來的一種新的塑性成形技術(shù)。采用無縫管一次液壓脹形，不僅能顯著地提高制件的力學(xué)性能，還可大幅度降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率。圖1所示為三通管液壓脹形工藝示意圖。原理是將液體介質(zhì)充入金屬管材毛坯的內(nèi)部，產(chǎn)生超高壓，由軸向沖頭對管坯的兩端密封，并且施加軸向推力進(jìn)行補料，兩者配合作用使管坯產(chǎn)生塑性變形，最終與模具型腔內(nèi)壁貼合，得到形狀與精度均符合技術(shù)要求的中空零件[1-2]。
鋁具有比重小、塑性高、抗氧化和防腐蝕的特點，但其強度低，可以選擇將鋁焊接在結(jié)構(gòu)材料上來滿足強度要求[10]。本文選擇利用爆炸焊接將純鐵管和純鋁管制造成Fe/Al復(fù)合管。純鐵和純鋁中所含雜質(zhì)元素較少，復(fù)合管界面元素組成受雜質(zhì)干擾較少，使得分析界面處Fe, Al及其可能產(chǎn)生的金屬間化合物的情況變得更為容易;另外，爆炸焊接Fe/Al復(fù)合管可以為不銹鋼/A1復(fù)合管的界面物質(zhì)組成和界面成形能力提供參考，所以對爆炸焊接Fe/Al復(fù)合管的研究具有積極意義。
本文利用有限元軟件對Fe/Al雙金屬復(fù)合正三通管的塑性成形過程進(jìn)行了模擬計算，研究了內(nèi)壓力和摩擦系數(shù)對復(fù)合正三通管件減薄率分布的影響，并比較了純鐵層和純鋁層之間的壁厚減薄率分布差異，最后以模擬結(jié)果為指導(dǎo)進(jìn)行了成形試驗，成功制備了Fe/Al雙金屬復(fù)合正三通管件。
【結(jié) 論】
(1)內(nèi)壓力是液壓脹形三通管的重要參數(shù)，選擇的合理與否直接影響成形和壁厚分布，內(nèi)壓力不應(yīng)太大，也不應(yīng)過小。
(2)摩擦系數(shù)主要影響液壓脹形三通管的厚度均勻性，摩擦力越小，管件厚度均勻性越好。實際成形過程中應(yīng)該潤滑管坯表面，盡量降低摩擦系數(shù)。
(3) Fe/Al復(fù)合三通管能夠成功制備，其成形性能和其純鐵層的成形性能相似，成形過程中純鐵層和純鋁層界面結(jié)合良好。
以下是正文：
