微型管件液压成型工艺研究现状与发展趋势
时间:2018-04-11 22:20 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 管件液压成形工艺的理论研究可以追溯到20世纪40年代，Dvais率先对内压和轴向拉伸加载共同作用下的中碳钢的屈服和开裂特征展开了研究[1]。进入50年代，学者们的研究对象主要是厚壁圆筒，例如Faupel对厚壁圆筒的屈服行为和开裂现象进行了理论分析和实验研究[2],Crossland等讨论了内压和轴向载荷作用下厚壁圆筒的强度问题[3]。20979 转到60年代，关于薄壁圆筒的理论分析和试验研究越来越多。例如Mellor分析了在液静压作用下薄壁壳和环形模板的极限强度问题[4]，Weil对有限长度的薄壁圆筒的拉伸失稳问题展开了研究[5]， Keeler和Backofen初步绘制出了T形管件成形极限图[6]， Fuchs则对液静压作用下铜管的胀形和翻边进行了实验研究[7]。此后，利用内压和轴向进给加工T形管件和多分支管件(如自行车车架连接头等)的实验成果陆续发表。论文网 步入70年代，对管件液压成形工艺的研究从多个方面展开，既有理论分析又有试验研究。研究的对象涉及到管件形状、材料、成形介质等，分析手段更加丰富，复杂的解析方法和数值方法陆续被采纳。;例如Al-Qureshi通过实验对比分析聚亚安酷、橡胶、人造橡胶等成形介质对薄壁圆筒成形过程的影响[8][9]；Woo采用有限差分法对内压和轴向力共同作用下的管件成形进行了研究[10]； Limb等以铜、铝、低碳钢、黄铜等材料进行实验，探讨不同材料对液压成形过程的影响[11]；Woo和Lua采用Hill的塑性各向异性理论，研究材料的各向异性特性对成形过程的影响，并与实验结果进行了对比分析[12]。 迈向80年代，对管件液压成形的理论研究达到了高潮，塑性增量理论、薄膜理论和新的数值方法相继出现并被运用到理论研究中。例如Manabe等利用计算机控制内压和轴向进给，分析按线性和非线性两种加载方式对铝管的变形行为和成形极限的影响[13][14]；Fuchizawa等对管件自由胀形进行了大量的试验研究，详细讨论了有模和无模约束下的材料成形特征，并以形变理论和Hill的塑性各向异性理论为基础，运用塑性增量理论和薄膜理论分析了材料应变硬化指数n和各向异性值；对变形行为的影响[15][16][17][18]。得益于基础理论研究的大幅度进展，部分非轴对称零件成了研究对象[19][20]，甚至还用液压成形工艺制造出了差速器箱体[21][22]。 跨进90年代，管件液压成形的实验研究和理论分析日趋成熟，在各种国际期刊上发表的论文数量也越来越多。Fuchizawa等通过液压胀形实验获取了薄壁管材的应力一应变关系曲线，并讨论了有模情况下的液力胀形过程中的金属管件的变形行为以及铝合金管件在内压和轴向进给作用下的变形行为[23][24][25]；Graf和Hosford则给出了铝合金的成形曲线[26]；Thiruvarudchelvan等研究了在与内压成线性比例的轴向进给和内压共同作用下的管件液压成形，并以聚氨酷作为成形介质，对管件成形过程中的初始屈服条件以及铝管成形工艺展开了理论研究[27][28][29]；Sheng和Tonehai首次在成形过程中采用反作用力，以聚亚安酷作为成形介质，在轴向压力作用下加工T形件，并运用上边界法预测总的成形载荷[30]；Tirosh等分析了内压和轴向载荷对管件扩张的影响，认为在试验中采用较短的管件可避免开裂、屈曲等成形缺陷[31]；Liu等在研究成形极限准则过程中证实当管壁减薄率超过应变硬化指数n后，颈缩和开裂现象将会发生[32]。 回到当前，管件液压成形工艺的研究工作逐渐向广度和深度方向发展。Tirosh等通过实验和解析方法研究了成形过程中的起皱和开裂现象，揭示了成形缺陷的形成机理[33]；Sokolowski等采用新的测试方法用来判定管材的流动应力[34]；Prasoody等对挤压铝管进行实验研究，以测定铝材的成形极限图和工艺范畴[35]；Manabe等对不同加载路径对成形能力和胀形极限的影响进行了研究，提出了新的评价指标一应变率因子m(轴向应力/周向应力)，当m值趋近于0时，成形极限可以达到最大[36]；Nefussi等基于两种不同的Swift准则，对液压成形过程中的塑性失稳进行了研究，分析了各向同性材料的液压成形极限和独立的轴向进给问题，指出在仅考虑轴向进给的情况下，屈曲明显先于塑性失稳发生[37]；Shirayori等为了研究初始管坯缺陷对最后成形结果的影响，对周向厚度不均匀的管坯进行自由胀形实验，发现随着偏离角度的增大，管坯膨胀和开裂的位置离管轴线中心上最薄的点越近[38]；Kim等基于颈缩扩散塑性失稳理论对管件液压成形过程中的开裂现象进行了预测，指出塑性失稳能力随着应变硬化指数n的减少、塑性各向异性指数;和强度因子K的增加而降低[39]；Jansson等针对铝合金材料的各向异性特性以及成形过程中的双向应力状态，改进了铝合金材料的本构模型，并通过试验得到验证[40]；Michael等则针对铝合金材料成形能力较差的特点，在试验中通过加热来提高成形过程中的温度，分析在较高温度下铝合金材料的成形特性，并制出样件[41]。 (责任编辑：qin) |