薄壁件液壓成形新技術(shù)

1、薄壁件液壓成形新技術(shù)薄壁件液壓成形新技術(shù)發(fā)布時間：200931718:15:01飛機、汽車等運輸工具對減輕質(zhì)量和降低成本的需求促進了液壓成形技術(shù)的不斷發(fā)展。液壓成形技術(shù)近十多年來在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應用，逐步成為薄壁零件制造的主流技術(shù)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(shù)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(shù)主要為落錘砸

2、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(nèi)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)體零件等結(jié)構(gòu)形式。因此，面向高性能輕質(zhì)材料和復雜形狀結(jié)構(gòu)的塑

3、性成形技術(shù)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(nèi)高壓成形、熱態(tài)內(nèi)壓成形、充液拉深和液體凸模拉深等塑性成形新技術(shù)。變徑管內(nèi)高壓成形技術(shù)變徑管內(nèi)高壓成形技術(shù)變徑管內(nèi)高壓成形是以管材作坯料，通過管材內(nèi)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)榫匦巍⑻菪?、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

4、件，沒有焊縫，提高了可靠性。用內(nèi)高壓成形技術(shù)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。65mm，壁厚1.5mm，膨脹率達到70%（變形區(qū)最大直徑110mm）；而前面介紹在室溫下，采用“有益皺紋”作為預制坯的最大膨脹率只能達到35％。鎂合金變徑管材料為AZ31B，管材尺寸直徑44mm，壁厚1.

5、8mm，在175℃溫度下獲得了膨脹率達到30%的管件，而該鎂合金管材在室溫下幾乎不能變形。曲面板材零件充液拉深曲面板材零件充液拉深充液拉深是利用液體作為傳力介質(zhì)代替凹模，使板材成形到剛性凸模上的一種板料成形方法。充液拉深主要優(yōu)點是提高成形極限和減少成形道次。對于錐形零件，采用普通拉深工藝需要6道次和6套模具，而且各道次之間還需要退火；而采用充液拉深工藝僅需要1道次，大大簡化了工藝，節(jié)約模具費用。對于圓筒形件，普通拉深1個道次最大拉深比為

6、2，而充液拉深1個道次拉深比達到2.6，有時接近3。瑞典AP&T公司用充液拉深技術(shù)制造的典型零件和德國斯圖加特大學用充液拉深技術(shù)制造的鋁合金復雜曲面零件（曲面零件材料為鋁合金6016，厚度為1.1mm）。液體凸模拉深成形液體凸模拉深成形隨著壓邊力伺服控制技術(shù)和高壓密封技術(shù)的進步，近年來以液體做為凸模的液壓拉深技術(shù)得到了迅速發(fā)展。在德國，這種技術(shù)也稱為板料高壓成形。主要工藝特點是，壓邊力隨內(nèi)壓適時變化，在成形初期，內(nèi)壓較低時，壓邊力較小，

7、以利于板料拉入模具內(nèi)；在成形后期，當板料全部拉到模具內(nèi)時，提高壓邊力保證密封，這時增加內(nèi)壓對零件進行整形。整形最高壓力可達150MPa，因此可以獲得深度較大、形狀復雜、尤其是局部具有小過渡圓角的零件。過去類似的工藝中，由于壓邊力實時控制困難，為了保證密封，在初期施加的壓邊力較大，使板料不易拉入模具內(nèi)，實際上成為純脹形，因此成形的零件深度小、壁厚減薄不均勻且形狀簡單。圖6是采用液體凸模拉深技術(shù)成形的典型復雜零件，該件材料為硬鋁合金，塑性差