由于拉伸試驗(yàn)中對(duì)材料進(jìn)行單向加載,而在管材熱油介質(zhì)成形過程中材料所受的是雙向應(yīng)力,因此拉伸試驗(yàn)測(cè)得的延伸率不能準(zhǔn)確地衡量管材在熱油介質(zhì)成形過程中的成形性能。通過熱油介質(zhì)脹形可以獲得管材在雙向應(yīng)力狀態(tài)下的極限膨脹率,用以衡量管材的成形性能。獲得管材在不同溫度和不同補(bǔ)料條件下的成形性能可為熱油介質(zhì)成形提供重要指導(dǎo)。
通過純脹形(無軸向補(bǔ)料），在不同的溫度下進(jìn)行脹形直至管材破裂,研究溫度對(duì)極限膨脹率的影響。恒定脹形溫度為220℃時(shí),研究補(bǔ)料量對(duì)極限膨脹率的影響,相應(yīng)的補(bǔ)料量分別為4mm、10mm、16mm和20mm。
一、溫度對(duì)極限膨脹率的影響：
圖10-6為5A02鋁合金管材在不同溫度下脹形管件照片。從垂直于破裂方向測(cè)量脹形后管件的周長(zhǎng),計(jì)算極限膨脹率如圖10-7所示。在純脹形條件下,5A02鋁合金管材在室溫至100℃的溫度范圍內(nèi)的極限膨脹率均較小,其值在8%左右。
隨著溫度升高,管材極限膨脹率先逐漸增加而降低。極限膨脹率在溫度為225℃時(shí)提高到最大,為18.1%,是室溫的2.1倍。然而,當(dāng)溫度繼續(xù)升高時(shí),極限膨脹率略微降低,溫度為265℃時(shí)的極限膨脹率降低為11.4%,極限膨脹率的整體水平仍高于室溫。
圖10-6不同溫度下脹形管件
a)20℃;(b)150℃;(c)150℃。
10-7不同溫度下極限膨脹率
相對(duì)于單向拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總延伸率隨溫度升高而增加幅度明顯高于極限膨脹率。當(dāng)溫度升高至230℃以上時(shí)，總延伸率隨溫度升高面增加，而極限膨脹率則隨溫度上升略微下降。這主要是因?yàn)殡S溫度升高材料的應(yīng)變強(qiáng)化能力顯下降，表現(xiàn)為n值急劇下降；面應(yīng)變速率強(qiáng)化增加的幅度不足以彌補(bǔ)這一下降，引起材料的強(qiáng)化機(jī)制被削弱，抵抗局部變形的能力下降，從而導(dǎo)致整體極限膨脹率降低。
二、軸向補(bǔ)料對(duì)極限膨脹率的影響：
圖10-8為5A02鋁合金管材不同補(bǔ)料量下脹形管件照片，其脹形溫度為220℃。圖10-9為極限膨脹率隨補(bǔ)料量變化關(guān)系。隨著補(bǔ)料量的增加，極限膨脹率顯著升高。純脹形時(shí)極限膨脹率為16.1%，補(bǔ)料量為4mm和10mm時(shí)極限膨脹率分別上升至21.3%和27.9%。當(dāng)補(bǔ)料量增加到16mm時(shí)，極限膨脹率提高到了33.2%。隨著補(bǔ)料量繼續(xù)增加，當(dāng)補(bǔ)料量為20mm時(shí)，試件完全貼模且未發(fā)生破裂，成形出合格零件，膨脹率為35.4%，比純脹形極限膨脹率提高了1.2倍。
圖10-8不同補(bǔ)料量下脹形管件
(a)補(bǔ)料量4mm;(b)補(bǔ)料量10mm;(c)補(bǔ)料量16mm;(d)補(bǔ)料量20mm
圖10-9補(bǔ)料量對(duì)極限膨脹率的影響
提高溫度和增加補(bǔ)料量都有利于提高極限膨脹率。增加補(bǔ)料量對(duì)極限膨脹率的提高幅度大于溫度升高對(duì)極限膨脹率的影響,并且溫度越高需要的加熱時(shí)間越長(zhǎng),耗能越大。因此在實(shí)際成形工藝中,應(yīng)盡量選擇較低的成形溫度,主要依靠軸向補(bǔ)料來提高成形性能,這樣可以充分發(fā)揮熱油介質(zhì)成形的優(yōu)勢(shì)。
【興迪源機(jī)械液壓技術(shù)優(yōu)勢(shì)】
興迪源機(jī)械嚴(yán)格按照ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量管理體系和5S管理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控和內(nèi)部管理。建立有 “河南省流體壓力成形智能裝備工程技術(shù)研究中心”，核心團(tuán)隊(duì)由數(shù)10名博士、碩士和各高等院校金屬成形專家教授組成，專注于液壓成形核心技術(shù)和產(chǎn)品工藝研發(fā)。
興迪源機(jī)械與中國(guó)科學(xué)院金屬研究所、南京航空航天大學(xué)等院校開展長(zhǎng)期的產(chǎn)、學(xué)、研合作，并共同設(shè)立了“液壓成形技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范基地”，時(shí)刻跟蹤國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先技術(shù)，不斷提升“興迪源”液壓設(shè)備品牌價(jià)值。
部分文段和圖片摘自：
《現(xiàn)代液壓成形技術(shù)》
作者：苑世劍
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