CWAN 0133-2024 超薄金属密封件充液成形推 荐工艺规范

ICS25.160.20CCSJ33团体标准Recommendedprocessspecificationforhydroformingofultra-thinmetalsealsT/CWAN0133—2024 12.规范性引用文件 13.术语和定义 14.材料要求 15.设备及工具要求 26.液压成形前准备 27.工艺过程 28.质量检验 4T/CWAN0133—2024本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由中国焊接协会提出并归口。本文件起草单位：南昌航空大学、中国航发湖南动力机械研究所、中国航空发动机研究院、六安一六八航空航天精密器件有限公司、UniversityofWisconsin-Madison、上海工程技术大学、重庆三峡学院、KingMongkut’sUniversityofTechnologyNorthBangkok、重庆科技大学。本文件主要起草人：王冠刚、姜丽红、赵明杰、谢吉林、刘征、郭正华、郑敏、陈玉华、徐义军、曾一达、朱宇、刘定、SindoKou、张天理、尹立孟、PanaritAETHAKUL、孙钦荣、冯伟、夏国峰。1T/CWAN0133—2024本文件规定了超薄金属密封件液压成形的材料要求、设备及工具要求、液压成形前准备、工艺过程和质量检验等内容。本文件适用于厚度不超过0.5mm的高温合金的液压成形。2.规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T4340.1—2009金属材料维氏硬度试验第一部分：试验方法GB/T7314—2017金属材料室温压缩试验方法GB/T8541—2012锻压术语GB/T14039—2002液压传动油液固体颗粒污染等级代号GB/T14211机械密封试验方法GB/T28273—2012管、板液压成形工艺分类GB/T44030—2024金属材料高温压缩试验方法GJB3318A航空用高温合金冷轧带材规范JB/T6373焊接金属波纹管机械密封技术条件JB/T12098—2014板材充液成形液压机ISO3104石油产品透明和不透明液体动粘度测定和动态粘滞度计算3.术语和定义GB/T8541—2012、GB/T28273—2012定义的及下列术语和定义适用于本文件3.1液压成形hydroforming利用液体（水、油等）作为传力介质代替刚性凸模或凹模，使金属管、板料成形的一种塑性加工工4.材料要求4.1金属材料4.1.1应选用符合GJB3318A标准的高温合金带材。4.1.2金属材料的表面应光洁、无裂纹、划伤、氧化皮等缺陷。4.1.3材料的厚度公差应控制在±0.02mm以内。4.2液压介质4.2.1液压介质应具有良好的流动性、润滑性和密封性，不应对金属材料产生腐蚀。2T/CWAN0133—20244.2.2液压介质的清洁度应满足GB/T14039—2002要求。5.设备及工具要求5.1液压设备5.1.1选择液压设备应满足JB/T12098—2014要求。5.1.2液压设备应具有足够的压力和流量，能够满足超薄金属密封件液压成形的工艺要求。5.1.3液压设备应定期进行维护和保养，确保其性能稳定、安全可靠。5.2模具5.2.1模具的设计应符合超薄金属密封件的形状、尺寸和精度要求，其结构应合理、强度足够。5.2.2模具的表面应光洁、无毛刺、划伤等缺陷，其尺寸公差应控制在±0.02mm以内。5.2.3模具应定期进行清洗、维护和保养，确保其表面质量和使用寿命。6.液压成形前准备6.1液压成形操作前应检查液压系统、电气系统等。如发现异常情况，应及时联系维修人员进行处理。6.2检查液压成形机周围是否有障碍物，保障液压成形过程不发生干涉。6.3检查液压介质质量，液压介质粘度应符合ISO3104要求。6.4确保操作人员已经戴上安全帽、防护眼镜等必要的个人防护装备。7.工艺过程7.1工艺参数7.1.1根据零件形状质量计算毛坯尺寸。毛坯为环形，其高度可通过式（1）计算：式中，L---环形毛坯高度；ℎf---毛坯成形区高度，通过在三维软件中展开金属密封件并计算截面线长度确定；s---密封距离；p---密封沟槽宽度；∆---毛坯端部露出密封沟槽的长度。7.1.2根据超薄金属密封环波数及开口方向确定成形道次数和液压方向。波数为奇数n且开口方向朝内时，成形共分a个道次完成，第1道次成形出1个波型，随后每1道次成形出2个波型；波数为偶数m且开口方向朝内时，液压方向由内向外，成形共分b个道次完成，每1道次均成形出2个波型；或液压方向由外向内，成形共分(b+1)个道次完成，第1道次成形出1个波谷，随后每1道次成形出2个波型。其中a和b根据式（2）计算：(2)7.1.3每个道次成形过程包括预胀形、合模进给和高压整形3个阶段。其中，坯料所受的预胀压力为低压，其最小内压pmin根据式（3）计算：3T/CWAN0133—2024pmin=(3)式中，σs---坯料的屈服强度；t0---坯料厚度；r---坯料内径。每一个成形道次中，坯料所受的整形压力为高压，其最大内压力pmax根据式（4）计算：pmax=(4)式中，Rij---不同道次最终成形出波型上最小截面圆角半径。7.1.4加载路径设置。根据上述计算的最大内压力pmax和最小内压力pmin初步确定不同的整形压力和合模阶段的进给压力，如图1所示。图1加载路径优化7.1.5根据毛坯高度L设计开模高度。由于毛坯的初始状态、材料性能以及最终成形零件的几何形状不同，成形过程中所要求的液室压力和开模高度的匹配关系是不同的。通过有限元软件模拟不同的加载路径和开模高度h下的金属密封件成形结果，观察金属密封件的起皱堆叠情况、型面对称情况、尺寸超差等情况。模拟件或试片的材料（牌号、厚度、热处理状态）、接头形式、成形条件应和正式零件相同。超薄金属密封件液压成形过程常见的缺陷如表1所示。表1超薄金属密封件液压成形过程常见的缺陷序号1234缺陷类型圆周方向起皱型面不对称内径偏大超差波间处型面堆叠7.2下料7.2.1根据设计要求，选择合适的金属材料，并采用剪切、切割等方法将其下料成所需的形状和尺寸。7.2.2下料尺寸的公差应控制在±0.5mm以内。7.3预处理7.3.1对下料后的金属材料进行清洗、去毛刺等预处理，以提高其表面质量。4T/CWAN0133—20247.4模具安装7.4.1将预处理后的金属材料放入模具中，并确保其位置准确、固定可靠。7.4.2安装模具时，应注意模具的分型面、导向机构等部位的安装精度，确保模具的开合运动顺畅。7.5液压成形7.5.1向模具中注入液压介质，并逐渐升高液压压力，使金属材料在模具中发生塑性变形，直至获得所需的形状和尺寸。7.5.2液压压力、流量和时间等工艺参数应根据金属材料的种类、厚度、形状等因素进行确定，并在工艺试验的基础上进行优化。7.6脱模7.6.1当金属密封件成形后，应缓慢降低液压压力，使模具中的液压介质回流，然后将金属密封件从模具中取出。7.6.2脱模时应注意避免对金属密封件造成损伤。7.7后处理7.7.1对脱模后的金属密封件进行清洗、去毛刺、检验等后处理，以去除表面的油污、杂质等污染物，并检查其尺寸、形状、表面质量等是否符合要求。7.7.2后处理的工艺参数应根据金属密封件的具体要求进行确定。8.质量检验8.1外观检验8.1.1金属密封件的表面应光洁、无裂纹、划伤、氧化皮等缺陷。8.1.2金属密封件的形状和尺寸应符合设计要求，其尺寸公差应控制在±0.1以内。8.2密封性检验8.2.1根据密封件技术要求及GB/T14211标准对金属密封件的密封性进行检验。8.2.2检验压力、时间等参数应根据金