法蘭類零件通常作為管道以及軸之間的一種連接類零件,由于其具有良好的密封性,在工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到普遍的應(yīng)用。目前為止,國內(nèi)外的學(xué)者對于大厚法蘭的成形問題,還沒有很好的解決方案,大多是通過鑄造,焊接等方式來加工生產(chǎn)大厚法蘭,但是通過鑄造制造法蘭類零件有很多缺陷,例如:晶粒粗大、力學(xué)性能差。而通過焊接方式來生產(chǎn)的此類零件,其焊縫的力學(xué)性能嚴重降低。因此對一些在惡劣環(huán)境下使用的法蘭類零件,以上方法就遠遠不能滿足我們的使用要求。本文提出的累積鐓擠成形法是成形法蘭類零件的一種新型工藝。該工藝主要是通過可移動凹模來控制法蘭的厚度,這樣就避免了在成形過程中,由于高徑比過大造成的失穩(wěn),并且還可以獲得較高的綜合力學(xué)性能。本文以累積鐓擠成形法為研究對象,研究了在成形過程中出現(xiàn)折疊的規(guī)律,并通過實驗驗證了其準確性。采用DEFORM-2D/3D有限元模擬軟件,對比了傳統(tǒng)的徑向擠壓和累積鐓擠成形法的成形載荷、應(yīng)力、應(yīng)變以及金屬流動規(guī)律,通過對比得出了累積鐓擠成形法的優(yōu)點。之后對對累積鐓擠成形法的成形過程進行進一步的分析,研究其法蘭的成形效果及其影響因素。針對其關(guān)鍵的成形工步——法蘭的成形,通過有限元數(shù)值分析,通過... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

擠壓成形方案示意圖

中北大學(xué)學(xué)位論文7以順利向外流動填充型腔。波蘭盧布林技術(shù)大學(xué)的GrzegorzWiniarski,AndrzejGontarz,GrzegorzSamolyk[29]等人采用限位環(huán)改變了管內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)如圖1-1所示，從而獲得直徑相對較大的法蘭，并解決了隨著法蘭的直徑增加法蘭高度降低的問題。還通過實驗和數(shù)值模擬還發(fā)現(xiàn)，對于比壁厚小三倍的模具角半徑，最大間隙高度不能超過管形坯料的壁厚。否則就會發(fā)生局部失穩(wěn)，導(dǎo)致在該過程的連續(xù)階段中發(fā)生折疊。當模具圓角半徑等于管壁厚度時，間隙高度不能超過管壁厚的2/3。因此，用更大的模具圓角半徑主要是為了防止管壁彎曲，擠壓凸緣的高度必須小于壁厚。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的胡秀麗描述并開發(fā)了一種法蘭多級鐓粗法在管端形成厚而寬的法蘭的新方法[30]。如圖1-2所示只有下模上方管坯的末端是變形區(qū)域。在第一步中，下模上方的管坯金屬被鐓粗。為了防止在鐓鍛過程中的折疊，管坯在下模上的高度受到限制。在第二步，上模下降，下模上方的管坯金屬被鐓粗。后續(xù)步驟與第二步類似。結(jié)果，通過多步鐓鍛的方法形成厚度為管坯壁厚1.5倍的厚且寬的凸緣。通過對模擬結(jié)果的分析，可以看出剪切變形主要發(fā)生在變形區(qū)域，因此在變形過程中消耗的能量更少。步長的確定對于多級鐓粗過程非常重要，步長與管坯的壁厚有關(guān)系：管坯的壁厚t越薄，步長Hs越短。圖1-2多級鐓粗示意圖Fig.1-2Schemeofthemulti-stepupsettingofaflange盧布林技術(shù)大學(xué)的G.Winiarski,A.Gontarz提出了一種空心坯料成形法蘭的新方法[31]。如圖1-3該方法通過采用可移動凹模的方法來擠壓法蘭以防止屈曲。由于可移動套

中北大學(xué)學(xué)位論文8筒的應(yīng)用，我們可以生產(chǎn)高度比工件壁厚大幾倍的法蘭。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果，我們確定發(fā)生失穩(wěn)的形式，過程第一階段的內(nèi)部折疊以及擠壓第二階段在法蘭上表面發(fā)生的外部折疊。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，影響工件壁厚和法蘭直徑的關(guān)鍵參數(shù)是活動套筒與固定套筒的初始距離。實驗結(jié)果證明，該新方法是在空心零件上生產(chǎn)法蘭的有效方法。應(yīng)當強調(diào)的是，新方法使得能夠生產(chǎn)具有相對較大的直徑或高度的凸緣，這是該方法相對于其他金屬成型技術(shù)的主要優(yōu)點。圖1-3擠壓成形示意圖Fig.1-3Extrusiondiagrama鐓粗成形b鐓擠成形圖1-4管形坯料鐓擠示意圖Fig.1-4Schematicdiagramofupsettingoftubularblank中國工程物理研究院的楊文華、趙建斌等人提出了兩種法蘭成形工藝[33]：1.鐓粗成形；2.鐓擠成型。由計算和數(shù)值模擬的結(jié)果，我們可以知道第一種方法存在著高徑比的限制即坯料的自由端高度與其壁厚的比值必須要小于3，此方案才可以成形出無缺陷的法蘭。第二種方法應(yīng)該選擇適當?shù)谋诤�，只有成形法蘭所需要的金屬的體積和筒壁多a-Upsettingformingb-Upsetting-extrudingtubeflange

【參考文獻】：
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