薄壁件液壓成形新技術(編輯修改稿)
2025-08-10 02:36 本頁面
【文章內容簡介】 步減少零件數(shù)量，提高構件整體性。對于板材液壓成形，主要發(fā)展趨勢為：（1）進一步提高成形極限和零件質量的成形新技術向著主動徑向加壓充液拉深和正反加壓充液拉深、預脹充液拉深和熱態(tài)充液拉深技術方向發(fā)展。主動徑向加壓充液拉深，除充液室內液體壓力作用外，在板料法蘭區(qū)徑向獨立施加液壓，拉深過程中輔助推動板料向凹?？趦攘鲃?，可以進一步提高零件成形極限，實現(xiàn)更深、更復雜零件的成形。正反加壓充液拉深，在成形批料的上表面施加液壓來配合充液拉深，可以部分甚至全部抵消液室壓力導致的反脹，尤其適合成形過程中具有較大懸空區(qū)的錐形件等的成形，允許施加更大的液室壓力，抑制減薄，提高成形極限。預脹充液拉深，先預脹、再拉深，實現(xiàn)應變硬化以達到提高大型零件整體剛度的目的，可因此省去加強筋板，適合大吉普和商用車的頂蓋成形。熱態(tài)充液拉深，將材料的溫熱性能與充液拉深的技術優(yōu)勢結合起來，可使鋁合金及鎂合金等成形性能差的輕體材料成形能力得到提高，促進其在航空航天領域的應用。（2）低塑性材料的拉深成形。高性能鋁合金、鎂合金和超高強度鋼等材料強度提高、塑性降低，如鋁合金、鎂合金板材厚向異性指數(shù)小、硬化指數(shù)低，與鋼相比，更易產生破裂和起皺的傾向，普通沖壓工藝往往需要多道工序，工藝繁瑣。充液拉深技術可以彌補低塑性材料成形性能方面的不足，節(jié)省工序、提高效率。（3）大型復雜型面零件成形。大型復雜型面零件普通沖壓成形往往需要與零件形狀尺寸一致的凸模及與型腔相配的凹模，模具成本高，試模周期長。充液拉深成形只需凸模，凹模型腔可以簡化，液室壓力起到軟凹模的作用使板材貼模，顯著降低模具成本，模具調試簡單。(4) 與普通拉深工藝復合，提高效率。普通拉深成形出零件的大部分形狀，再用液壓成形加工出局部需要的特殊形狀；或者先充液拉深成形出零件，再用普通成形工藝，如帶孔坯料翻邊時先拉深，然后液室壓力卸載進行翻邊，獲得較高的直壁。飛機、汽車等運輸工具對減輕質量和降低成本的需求促進了液壓成形技術的不斷發(fā)展。液壓成形技術近十多年來在工業(yè)生產中得到了廣泛應用，逐步成為薄壁零件制造的主流技術之一。飛機、直升機等航空器使用的薄壁件包括異型截面管件和復雜曲面鈑金件。目前，異型截面管件的制造技術主要為半管成形再焊接，但存在焊接變形大、廢品率高和可靠性差等問題。小型復雜曲面鈑金件制造技術主要為落錘砸壓成形，它的主要問題是廢品率高、尺寸精度一致性差，以及材料內部組織損傷影響零件的疲勞性能。隨著高性能鋁合金和鈦合金的廣泛應用，同時鎂合金的使用也逐漸增多，材料塑性成形難度越來越大，既有材料性能提高帶來的困難，也有結構形狀復雜帶來的困難。例如，鋁合金的強度由150MPa提高到30MPa，塑性由30％降低到10％。零件結構形狀復雜表現(xiàn)為超薄壁、空心大截面差、高次函數(shù)空間曲面或非回轉體零件等結構形式。因此，面向高性能輕質材料和復雜形狀結構的塑性成形技術得到迅速發(fā)展。本文重點介紹適合航空工業(yè)制造異型截面管件和復雜曲面鈑金件的管材內高壓成形、熱態(tài)內壓成形、充液拉深和液體凸模拉深等塑性成形新技術。變徑管內高壓成形技術變徑管內高壓成形是以管材作坯料，通過管材內部施加高壓液體和軸向補料把管材壓入到模具型腔使其成形為所需工件，把管材的圓截面變?yōu)榫匦?、梯形、橢圓形或其他異型截面，如圖1所示。其特點是，通過軸向補料，可以減少壁厚減薄，提高成形極限，一次整體成形異型截面管件，沒有焊縫，提高了可靠性。用內高壓成形技術制造的異型雙錐形管件，材料為不銹鋼1Cr18Ni9Ti，最大膨脹率達到110％，接近材料均勻延伸率的3倍。由于為非對稱形狀，塑性變形不均勻，容易導致局部變薄開裂，因此需要特殊形狀的預成形坯。用內高壓成形的飛機管路系統(tǒng)鋁合金變徑管，管材采用5A02鋁合金，規(guī)格為Φ65mm。該管材如通過直接脹形僅可達10%的截面膨脹率，而零件截面差達到35%，為了保證成形件的壁厚分布，提出利用“有益皺紋”改善壁厚分布的方法。采用“有益皺紋”方法大大改善了成形性能，膨脹率達到35%，壁厚減薄不大于10%。小型偵察機發(fā)動機使用的空心雙拐曲軸內高壓成形件，鋼管壁厚4mm，減薄率為10%，與實心軸相比
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