內(nèi)壓越高，管材應(yīng)力狀態(tài)處于厚向應(yīng)變增量小于零區(qū)域的時間越長，而補料量相同意味著總軸向應(yīng)變相同，因此由體積不變原理可知環(huán)向應(yīng)變越大，即說明皺紋高度越大。本文興迪源機械帶來內(nèi)壓及溫度對皺紋形狀的影響。
一、內(nèi)壓對皺紋幾何形狀的影響：
圖10-20是在175℃、補料量為6mm的條件下獲得不同內(nèi)壓下的脹形管中及皺紋形狀。當(dāng)內(nèi)壓低于7.7MPa時,管件軸向截面輪廓幾何形狀特征相同。靠近兩端的凸起皺紋是以正弦曲線為母線的旋轉(zhuǎn)殼體,夾在皺紋中間的是圓柱殼體。
圖10-20不同內(nèi)壓下脹形管件及皺紋形狀
(a)內(nèi)壓4.4MPa;(b)內(nèi)壓6.6MPa:(c)內(nèi)壓7.7MPa;(d)內(nèi)壓9.9MPa;(e)皺紋形狀擬合曲線
當(dāng)在內(nèi)壓為9.9MPa的條件下補料時，由于內(nèi)壓較大，管材的變形方式發(fā)生改變，基本以脹形為主，壓縮皺紋不明顯。但當(dāng)內(nèi)壓達到9.9MPa時，靠近兩端凸起皺紋的截面形狀盡管仍以正弦曲線為主，但兩皺紋相距很近并且左右不對稱。也就是說，相同補料量下所用內(nèi)壓越大，得到皺紋的高度越大，寬度越大，且皺紋向中間移動。
不同內(nèi)壓下皺紋幾何特征值的變化可以通過應(yīng)力狀態(tài)給予解釋。內(nèi)壓越高，管材應(yīng)力狀態(tài)處于厚向應(yīng)變增量小于零區(qū)域的時間越長，而補料量相同意味著總軸向應(yīng)變相同，因此由體積不變原理可知環(huán)向應(yīng)變越大，即說明皺紋高度越大。內(nèi)壓越高，管材皺谷處發(fā)生塑性變形的時間越長，即皺谷環(huán)向應(yīng)變越大。從能量角度看，為使皺谷環(huán)向應(yīng)變增大，皺紋的寬度增大要比皺紋寬度不變或者減小所需能量小得多，因此內(nèi)壓越高皺紋寬度越大。而皺紋寬度的增大是通過向皺峰兩邊的材料擴充實現(xiàn)的，因此皺紋向中間移動。
二、溫度對皺紋形狀的影響：
圖10-21是補料量為6mm時不同溫度下脹形管件及皺紋形狀。為了消除溫度對屈服強度的影響，采用相同的內(nèi)壓屈服強度比(0.03σs,)來設(shè)置各個溫度下內(nèi)壓。
圖10-21不同溫度下脹形管件及皺紋形狀
(a)溫度175℃;(b)溫度225℃;(e)溫度250℃;(d)溫度300℃;(e)皺紋形狀擬合曲線。
AZ31B鎂合金管材室溫塑性很差,在補料未達到6mm時,出現(xiàn)剪切開裂。在不同的溫度下,管件軸向截面輪廓幾何形狀相似,即靠近兩端的凸起皺紋是以正弦曲線為母線的旋轉(zhuǎn)殼體,夾在皺紋中間的是圓柱殼體。溫度越高,夾在皺紋中間的圓柱殼體部分長度越小,且其外徑越大。
由于所采用的內(nèi)壓與各溫度下材料屈服強度之比相同,因此不同溫度下管材在初始屈服時的應(yīng)力狀態(tài)均處于厚向應(yīng)變增量大于零的區(qū)域。但是由于不同溫度下材料抵抗繼續(xù)變形的能力(即材料的硬化)不相同,因此隨著補料量的增加,管材發(fā)生塑性變形程度不同。AZ31B管材的硬化指數(shù)隨著溫度升高而下降,因此相同載荷下溫度越高管材塑性變形的增量越大,即皺紋高度越高、寬度越大。而皺紋寬度的增大是通過向皺峰兩邊的材料擴充實現(xiàn)的,因此皺紋向中間移動。
通過熱態(tài)脹形性能研究,AZ31B管材在175℃時具有最大膨脹率。在該溫度下,通過內(nèi)壓和軸向補料匹配,可在成形區(qū)預(yù)先聚集存儲材料,進一步提高成形能力。圖10-22是在175℃時通過內(nèi)壓和軸向補料匹配成形出的AZ31鎂合金變徑管,最大膨脹率達到50%,最大減薄率僅為17%。
圖10-22大膨脹率鎂合金變徑管
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興迪源機械嚴(yán)格按照ISO國際標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量管理體系和5S管理標(biāo)準(zhǔn)進行質(zhì)量監(jiān)控和內(nèi)部管理。建立有 “河南省流體壓力成形智能裝備工程技術(shù)研究中心”，核心團隊由數(shù)10名博士、碩士和各高等院校金屬成形專家教授組成，專注于液壓成形核心技術(shù)和產(chǎn)品工藝研發(fā)。
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《現(xiàn)代液壓成形技術(shù)》
作者：苑世劍
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