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异形截面空体构件脉动液压成形新技术

2018/10/15 11:02:37

技术成熟度:产业化技术

转让方式:技术入股

预计投资资金(万元):500-1000万元

成果简述:技术简介:
液压成形是一种以液体为传力介质,利用液体产生的高压(工作压力通常100~400 MPa,最高达 1000 MPa)使金属变形成为具有三维形状零件的现代塑性加工技术。而脉动液压成形技术是使液体内压力在增加的同时进行一定频率、周期的波动。脉动液压成形技术属于一种基于高液压计算机精确控制技术的全新液压加载方式。
应用范围:
脉动液压成形技术适用于制造航空航天及汽车行业所使用的沿构件轴线有变化的圆形截面、矩形截面或异型截面空心构件,如汽车的排气系统异型管件、非圆截面空心框架、发动机托架、仪表盘支架、车身框架和空心轴类件、复杂管件等。厨具卫等行业中也得到应用,如水龙头、淋浴器等。
碳钢、不锈钢、铝合金、钛合金、铜合金及镍合金等,原则上适用于冷成
形的材料均适用于脉动液压成形工艺。
技术优势:
脉动液压成形技术是以轻量化和一体化为特征的一种空心变截面轻体构件的先进塑性加工技术,广泛应用于制造各种截面沿轴向变化的中空零件,它能够提高生产效率,并可以显著地减轻零部件重量并增强其结构稳定性。普通加载液压成形方法相比,脉动液压成形技术具有以下几个显著的优点:
(1)脉动液压成形技术可以有效地抑制或消除液压成形过程中坯料的破裂
和起皱等失稳现象的出现,并且能够大大提高液压成形过程贴模率,使成形件
壁厚分布更加均匀,从而提高材料的成形性能和成形形状精度。
(2)脉动液压成形专用设备不仅能够将高压液体介质以脉动载荷的形式输出,并且可以调整脉动载荷的波形(正弦波、矩形波、三角波)、幅度、频率,实现内压与轴向进给的合理匹配,使管材变形能力提高以及工艺优化。
(3)针对奥氏体不锈钢材料的成形工艺,脉动加载对奥氏体不锈钢在加载—
卸载过程中产生的微观组织及相组成成分的变化,使形变发生转移,使变形在
整个变形区均匀分布,有效地抑制和推迟局部颈缩的发生,使均匀塑性变形能
够持续更长的时间,起到比其他金属材料更加显著的提高成形性能的效果。
(4)开发了具有自动控制功能的 300MPa 脉动液压成形专用设备,具备了工
业化应用的条件。
市场前景及经济效益预测:
汽车的轻量化是降低油耗的主要途径(约占 50%以上),因而也是减少二氧化碳废气排放的最有效对策。另一方面,随着提高冲撞安全性的标准逐年严格,须提高车身强度、刚度并优化结构以提高安全性。液压成形技术作为目前最佳的轻量化技术之一,对于促进汽车轻量化的进程,提高零部件的强度、刚度,改善车辆运行的稳定性、安全性,减少零件和模具数量,降低生产成本,正在并已经产生了积极的推动作用。占汽车总重量 15%~25%的零部件都可以通过液压成形来实现。
更为重要的是,航天航空工业的发展也对液压成形技术产生新的强烈需求。随着航空装备的发展,整体、精密、优质的复杂构件应用愈来愈广泛,已成为新一代航空装备的核心,决定了飞机和发动机的性能、可靠性、寿命及经济性。目前,国内复杂异型截面管件的制造技术主要为半管成形再焊接,存在焊接变形大、废品率高和可靠性差等问题。而以美国为代表的西方发达国家在先进航空装备中已广泛应用精确塑性成形的复杂整体构件,以提高装备的服役性能、整体结构性能和可靠性,减轻结构重量,缩短研制周期,降低制造成本。
航空构件高结构效率的整体化、轻量化、空心薄壁化和精确化发展趋势对先进液压技术的需求变得越来越强烈。可以采用液压成形生产飞机上的轻体构件有结构空心框梁、发动机上中空轴类件、进排气系统异形管和复杂管接件等。如飞机发动机进气道整体构件,零件具有弯曲轴线、复杂多边形截面且超薄厚度的特点, 径厚比(直径与厚度之比)达 400。传统采用冲压焊接工艺,需要 8个冲压零件。如采用液压,可一次成形整体零件,与传统的分段或分片先成形后焊接工艺相比,大大减少了焊缝数量,大大提高了零件的几何精度和可靠性。

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