双金属薄壁管冲击液压胀形技术是在液压胀形与冲压成形基础上发展起来的一种复合成形技术。为了获取更好的成形质量,在液压预成形与冲击液压成形相结合的基础上,通过改变液压预成形的加载路径实现双金属薄壁管成形。介绍双金属薄壁管冲击液压成形原理及内管轴向补料方案;利用Dynaform有限元分析内管轴向补料距离对双金属薄壁管壁厚分布的影响,获得轴向补料距离对双金属薄壁管成形规律;同时,分析内管轴向补料距离对管材中截面的对角线长度变化影响规律,从而获得内管轴向补料距离对双金属薄壁管填充性的影响。通过液压预成形阶段加载路径的研究,探明了轴向补料对双金属薄壁管成形规律的影响,为冲击液压载荷作用下的双金属薄壁管成形提供理论与应用支撑。

为了准确构建冲击液压胀形真实环境下金属薄壁管的动态塑性本构关系,提出了一种基于遗传算法构建薄壁管本构关系的方法。首先,通过对冲击液压成形中金属薄壁管应力应变状态的分析,确定了薄壁管塑性本构模型及力学关系;然后,在冲击液压胀形试验过程中,基于三维数字散斑相关法实时在线获取薄壁管胀形区塑性变形参数;接着根据试验变形数据,利用遗传算法确定了薄壁管的塑性本构关系;最后,将运用遗传算法和一般线性回归法确定的薄壁管材料参数分别用于DYNAFORM和ANSYS Workbench联合仿真,并将模拟得到的管材胀形轮廓曲线、最大胀形高度与试验结果进行对比。结果表明,运用遗传算法获得的各项结果的偏差均最小,故基于遗传算法能更准确地预测薄壁管的动态塑性本构关系。

基于拉伸试验和冲击液压胀形技术,研究了不同退火工艺对H65黄铜管力学性能和成形性能的影响。首先,基于拉伸试验分析了不同退火工艺参数下管材的力学性能,结果表明,随着退火温度的升高,强度和硬度下降,塑性上升,保温时间对材料力学性能的影响较小。然后,从胀形高度、壁厚分布和圆角半径等方面分析了管材的胀形性能和填充性能,结果表明,随着退火温度的升高,破裂内压逐渐减小,胀形高度和壁厚减薄逐渐增大,壁厚分布均匀性和填充性能得到改善,保温时间对成形性能影响不大,但可通过适当延长保温时间来提高材料的成形性能。最后,综合考虑管材力学性能和成形性能的影响,确定退火温度450℃、保温时间60 min为较理想的退火工艺。