精选内高压成形材料及工艺参数

1、内高压成形材料及工艺参数2010年04月23日二、主要工艺参数确定三、缺陷形式和加载曲线四、内高压成形的摩擦与润滑一、内高压成形用管材一、内高压成形用管材低碳钢、双向钢抗拉强度：290440MPa趋势：抗拉强度达到590780MPa，甚至达到980MPa不锈钢：奥氏体不锈钢304、1Cr18Ni9Ti；铁素体不锈钢429、309用于发动机歧管（耐热抗氧化）铝合金：5000系，6000系和7000系飞机和火箭管件：5000系铝合金管材汽车和自行车：6000系铝合金管材钛合金：纯钛和TC41、材料分类 结构的力学性能由设计确定内高压成形可通过加工硬化提高强度成形性能具有较高的塑性及较大的n值和r值

2、制管过程中尽量减小加工硬化，保留材料的塑性直径、壁厚精度 高于普通结构钢管，确保“密封”、“零件精度” 精密热轧、冷轧钢管、电阻焊管一般均能满足要求批次之间的差别可调整密封段模具尺寸解决清洁度要求管材的内壁外壁均应有很好的清洁度，保证零件表面质量、保护模具2、对管材的要求 无缝管晶粒细化、流线均匀没有焊缝，力学性能一致性较好因内孔偏心，往往周向壁厚分布不均导致开裂、零件壁厚差异电阻焊管（ERW）采用热轧或冷轧板卷制造制造过程加工硬化不均，导致性能差别焊缝及热影响区易开裂，需通过特殊工艺控制成本低，成形性能好，可优先选用3、钢管种类 激光焊管热影响区小，塑性和焊接接头抗开裂能力优于ERW管材用于

3、复杂零件、尤其大膨胀率的内高压成形件主要问题是成本高拉拔管（DOM）采用完全退火的厚壁ERW管通过冷拔工艺生产利用芯轴进行拉拔，获得精确的尺寸和均匀的材料性能冷拔后再通过正火或退火获得内高压成形要求的机械性能连续变截面辊轧钢管（TRT）德国mubea公司制造材料相同，厚度不同沿轴线钢管直径变化4、钢管力学性能测试 单向拉伸直径较大的焊管，可采用板材拉伸性能直径较小、材料强度较高的管材，取弧状试样拉伸，避免硬化影响 沿环向或其它方向的性能，一般需要将管材切开后展平进行拉伸 弧形截面拉伸试样环向拉伸避免展平时加工硬化的不利影响 摩擦对测试结果有一定影响 液压胀形技术参数钢管直径：30-120mm最

4、大钢管壁厚：5mm钢管长度： D=30-60mm，L=300mm D=60-100mm，L=410mm 二、主要工艺参数确定初始屈服压力开裂压力整形压力（成形压力）轴向进给力合模力补料量 铝合金变径管零件图初始屈服压力管材开始发生塑性变形所需要的内压开裂压力贴模前内压应小于开裂压力5A02外径 65mm壁厚1.5m屈服强度81.5MPa抗拉强度183.6MPa整形压力 （成形压力）成形截面过渡圆角保证尺寸精度高于其它部位所需内压选择增压器、确定加载曲线铝合金变径管零件图圆角整形压力计算示意图 整形压力与过渡圆角半径的关系 圆角半径越小，整形压力越高 合模力大、密封困难、功率增大在满足使用要求的

5、情况下，过渡圆角半径应该尽量大一般，r =(4-10)t，整形压力约为屈服强度的1/4-1/10轴向进给力管端密封由两端向模具型腔补料 确定水平缸推力轴向进给力的构成 高压液体反力摩擦力管材塑性变形力理论值工程估算管坯初始长度补料量沿轴向推入模腔的材料长度，用于确定水平缸行程作用：减少减薄率、提高膨胀率实际补料量：理想补料量的6080理想补料量：假设成形前后管坯壁厚不变成形后工件表面积等于初始管坯表面积合模力闭合模具、避免缝隙确定合模压力机能力 pc整形压力（MPa）Ap工件在水平面上的投影面积（mm2） 对于轴线为曲线的零件，投影面积Ap为宽度与轴线在水平面上投影长度之积三、缺陷形式和加载曲

6、线缺陷形式 屈曲原因：成形区长度过大，初期内压不足，轴向力大措施：管材长度合理、增加预成形、调整工艺参数屈曲起皱开裂起皱 原因：轴向力过大，成形初期形成皱纹措施：调节加载路径，工艺复杂死皱：皱纹过深，形成无法展平的缺陷“有益皱纹”：可以展平，可减小减薄率开裂原因：内压过高、变形不均、管壁颈缩例如：低碳钢管膨胀率40，则内压过高易开裂措施：管壁在颈缩前贴模、预成形减小膨胀率、退火恢复塑性成形区间：不起皱、不破裂的轴向应力和内压之间匹配的区间加载曲线：内压和轴向进给量（轴向补料量）之间的关系 图2-10 成形区间和加载曲线 加载曲线要在成形区间中选择确定加载曲线位置不同获得零件的壁厚减薄程度不同靠

7、近上限壁厚减薄大靠近下限，壁厚减薄小成形区间的内压宽度越大， 工艺控制越容易 膨胀率零件某一个截面周长相对于管坯初始周长的变化率 （%）极限膨胀率通过控制加载曲线，从初始管材一次成形可获得的最大膨胀率(a) 任意形状截面 (b) 圆截面 (c) 矩形截面 影响极限膨胀率的材料因素管材力学性能（延伸率、硬化指数n值、厚向异性指数r值）延伸率、硬化指数越大，则极限膨胀率越大不锈钢极限膨胀率大与铝合金圆形截面管件的极限膨胀率 （成形区长度2d）材料max纯胀形max不锈钢12035低碳钢10025铝合金4020铜合金15060影响极限膨胀率的零件尺寸和工艺因素最大截面的部位、成形区长度位于工件两端，

8、容易补料，极限膨胀率较大成形区长度大、最大截面位于工件中部，不易补料，极限膨胀率相对较小壁厚厚度增大，极限膨胀率有所增大，但增加幅度较小零件形状非对称形状结构的极限膨胀率小于对称形状结构加载曲线采用优化的轴向补料量和内压匹配关系，可提高极限膨胀率成形区长度对极限膨胀率的影响极限膨胀率随成形区长径比变化存在峰值长径比大，极限膨胀率随长径比增加而减小，变化幅度不大长径比很小时，极限膨胀率随成形区长径比的减小急剧下降 四、内高压成形的摩擦与润滑摩擦的影响壁厚分布极限膨胀率缺陷形式 圆角过渡区开裂 润滑剂及摩擦系数固体润滑剂：MoS2和石墨约占40润滑油和石蜡约占30乳化剂及高分子基润滑剂约占30施加

9、方法喷洒、浸泡有些需干燥和硬化摩擦系数影响因素内压对低碳钢摩擦系数的影响 肥皂：内压对摩擦系数没有影响 MoS2：随内压增加而减小，到一定内压趋于稳定材料钢钢摩擦系数较低铝合金钢摩擦系数较高润滑剂内压送料速度送料量模具硬度及表面处理9、静夜四无邻，荒居旧业贫。8月-228月-22Thursday, August 25, 202210、雨中黄叶树，灯下白头人。18:14:0918:14:0918:148/25/2022 6:14:09 PM11、以我独沈久，愧君相见频。8月-2218:14:0918:14Aug-2225-Aug-2212、故人江海别，几度隔山川。18:14:0918:14:09

10、18:14Thursday, August 25, 202213、乍见翻疑梦，相悲各问年。8月-228月-2218:14:0918:14:09August 25, 202214、他乡生白发，旧国见青山。25 八月 20226:14:09 下午18:14:098月-2215、比不了得就不比，得不到的就不要。八月 226:14 下午8月-2218:14August 25, 202216、行动出成果，工作出财富。2022/8/25 18:14:0918:14:0925 August 202217、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。6:14:09 下午6:14 下午18

11、:14:098月-229、没有失败，只有暂时停止成功！。8月-228月-22Thursday, August 25, 202210、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。18:14:0918:14:0918:148/25/2022 6:14:09 PM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。8月-2218:14:0918:14Aug-2225-Aug-2212、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。18:14:0918:14:0918:14Thursday, August 25, 202213、不知香积寺，数里入云峰。8月-228月-2218:14:0918

12、:14:09August 25, 202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。25 八月 20226:14:09 下午18:14:098月-2215、楚塞三湘接，荆门九派通。八月 226:14 下午8月-2218:14August 25, 202216、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2022/8/25 18:14:0918:14:0925 August 202217、空山新雨后，天气晚来秋。6:14:09 下午6:14 下午18:14:098月-229、杨柳散和风，青山澹吾虑。8月-228月-22Thursday, August 25, 202210、阅读一切好书如同和过去

13、最杰出的人谈话。18:14:0918:14:0918:148/25/2022 6:14:09 PM11、越是没有本领的就越加自命不凡。8月-2218:14:0918:14Aug-2225-Aug-2212、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。18:14:0918:14:0918:14Thursday, August 25, 202213、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。8月-228月-2218:14:0918:14:09August 25, 202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。25 八月 20226:14:09 下午18:14:098月-2215、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。八月 226:14 下午8月-2218:14August 25, 202216、业余生活要有意义，不要越轨。2022/8/25 18:14:0918:14:0925 August 202217、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。6