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影响内高压成形技术的主要因素有哪些?

2020-09-07
摘要:内高压成形是以管材作坯料,通过管材内部施加超高压液体和轴向进给补料把管坯压入到模具型腔使其成为所需要的工件的技术。

  内高压成形是以管材作坯料,通过管材内部施加超高压液体和轴向进给补料把管坯压入到模具型腔使其成为所需要的工件的技术。一般完整的工艺路线为:管坯下料→预弯机加工端部→清洗→喷涂润滑剂→预成形→液压成形→后续加工。

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  我司自主研发的移动式4000T内高压成形设备

  管坯内高压成形件的最终质量取决于管坯初始尺寸、管坯材料参数及成形过程中的工艺参数,另外模具的尺寸和精度也对成形过程有影响。对不同结构的零件而言,参数影响也不同,所以在制定零件成形工艺之前,有必要搞清楚这些影响因素在成形过程所起的作用,从而确定合理的工艺措施。

  一、管坯初始尺寸与成形能力的关系:

  1、管坯初始长度的影响

  管坯初始长度过大,在成形过程中管坯与模具型腔内表面的摩擦力加大,导致所需的轴向压力加大,而且如果管坯的长度和直径比值超过一定值时,会导致成形过程中的整体屈曲。所以选择合适的管坯长度对成形件的质量及成形过程中能耗降低有重要意义。

  2、管坯的壁厚对成形过程的影响

  同一材料不同厚度的管坯在相同内高压成形条件下成形性能也是不同的。当管壁太薄时,容易使局部的单元超出破裂极限,成形失效。但如果管壁太厚相应的成形压力也要加大。因此,选择合适的管坯壁厚,也是成形成功与否的重要因素。

  3、管坯的外径选择

  一般选择该成形件各截面最小直径作为管坯的外径,以保证成形中管坯能顺利地放入模具型腔内。但如果零件结构复杂,且截面直径差距较大,则需要考虑采用较大管径的材料进行预弯成形,以便抑制内高压成形过程中管坯最大鼓胀部分的过度减薄甚至破裂。

  二、管坯材料参数对成形性能的影响:

  材料性能参数包括屈服极限、拉伸极限、加工硬化指数及硬化系数等。其中,加工硬化指数及硬化系数在流动应力方程中体现,材料的应力应变流动方程往往由单位拉伸获得。

  在内高压成形工艺中,加工硬化指数反映了变形应变均化能力,对成形性能的影响是明显的。加工硬化指数越大,材料的成形性能就越好。随着加工硬化指数的增大,在成形极限图中,单元在安全区域的数量越多,这说明成形性能越好。

  在内高压成形过程中,为了使成形性能良好,应该选择加工硬化指数大的材料为佳。同时,获得能准确反映材料流动特性曲线的应力应变方程也是理论分析的基础。

  三、工艺参数对成形过程的影响:

  1、摩擦系数

  摩擦力对内高压成形过程有着至关重要的影响。管坯与成型模腔有较大面积接触,且随内压力的加大,管坯与模腔之间的压力越来越大,使管坯两端材料很难流入。这样不但使中间胀形部分变薄、易胀裂、废品率高,而且需要两端的轴向力更大,即需要更高吨位的压力机才能进行胀形,增加了生产成本。

  减小摩擦力改善润滑环境不仅可以提高产品质量,降低成形时所需的轴向力,还可以降低模具磨损,延长模具使用寿命。为减小摩擦,管坯外表面及成型模腔要尽可能光滑,应在管坯和模腔之间添加合适的润滑剂。

  2、内压力及轴向进给之间的匹配关系对成形性能的影响

  当实际生产中,轴向推力大小变化不容易控制时,为了方便实际生产,可以选择液压力和轴向进给量作为内高压成形过程中的控制变量。如果内压力增加太快,而轴向进给不能及时跟进,则鼓胀部分主要是由进入模具型腔内的材料延伸得到,材料易出现减薄甚至破裂,导致成形失败;相反,如果进给量大而内压力比较低时,容易造成材料在模具型腔内的堆积,形成死皱。因此,管材内高压成形过程中内压力与轴向进给的匹配对成形质量起着决定性的作用,如果匹配不合理可能引起破裂、起皱等失稳缺陷。

  资料|《制造业自动化》2011年第2期--《内高压成形技术及主要影响因素的分析》,原作者是张勇永、吴利斌、曲辉。

  自2007年创立以来,我司一直致力于内高压成形技术的创新和设备研发,并成立超高压液力成形技术团队,突破了一系列技术难关。截止目前,我司已经成功研发了230T至5000T等多种规格的内高压成形设备,还可根据实际需求进行特殊定制,产品已经广泛应用在工业、民用等领域。

  此外,经过持续研发升级后,我司XD-THF内高压成形设备逐渐形成了一系列鲜明优势:

  1)全伺服系统、自主研发的软件操作平台,针对不同材料的成形要求有着不同成形的模式及算法,本机具有数据采集,压力温度自动补偿,位移精度自动比对校正;

  2)采用先进的PLC及功能模块控制,提高设备工作精度和稳定性;可根据不同产品要求编制不同控制程序,提高设备的兼容性和生产力;

  3)人机智能交互界面,可以自主输入位移、水压、速度等关键加载路径参数,并可对加载路径进行实时反馈和数据输出,有直观界面可以显示和对比实际以及预设加载路径,当偏差超出设定范围时,会有报警显示,便于纠正工艺参数;

  4)可以实现侧缸的位移和推进速度的精确控制;工作重复定位精度为±0.15mm,侧缸的重复定位精度为±0.08mm,同步精度≤0.15mm,并实现在行程范围内全程数字控制及数据采集;

  5)搭配机械臂,可实现一体自动化生产;

  6)采用整体铸造结构、强度大、刚性好、变形小、寿命长、噪音小。

  近年来,5G、人工智能等新兴技术的发展,为锻压设备的智能化创造了更多条件。为此,我司审时度势、未雨绸缪,一方面加强对相关锻压装备智能化布局,持续投入高端研发;一方面瞄准国际先进水平,推动我司锻压装备打入国际市场,并最终成为“先进流体压力成形装备智造及智能方案供应的领航者”。


标签: 内高压成形
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