无缝封头类拉深件是从石油化工、原子能到食品制药等诸多行业压力容器设备中不可缺少的重要部件,通常对其要求为耐高压、耐腐蚀、使用寿命长,所以封头的材质大多为硬度大、强度高的金属。特别是对于一些小批量、大尺寸。形状复杂的零件,使用常规的成形手段则需要配备大型的冲压设备,耗时费资,且难以完成。而利用爆炸加工技术成形封头,则具有尺寸精度高、表面光洁度好、高效、节能、成本低等特点,很好地弥补了常规成形的不足。本文主要从理论分析、试验研究和数值模拟三个方面对无缝国标封头的爆炸成形进行了研究。
(1)根据理论分析及对工程经验的总结,为合理地选择爆炸成形工艺条件提供了依据。
(2)设计了一套小尺寸的爆炸成形试验装置,以TNT为能量来源,分别以沙和水为传能介质,1060H24铝板及Q235B钢板作为坯料,进行了一系列不同工艺条件下的爆炸成形试验。对比不同传能介质及工艺条件对成形质量的影响,分析了对比炸高。与成形件中心挠度的关系,以便寻求最佳的工艺条件和参数。试验结果表明:水的传能效率明显优于沙,对比炸高太大或太小都会影响成形效果,该试验条件下,合适的对比炸高约为0.26,试验所得的碳钢封头成形件表面光洁度良好,无明显缺陷。
(3)采用有限元程序ANSYS/LS-DYNA,对不同条件下钢板的爆炸成形过程进行了数值模拟。获得了成形板料单元在变形过程中不同时刻的应力应变分布、运动速度及位移变化等历史信息。将模拟结果与理论计算、试验所得进行了对一比分析,误差在可接受范围之内。证明通过数值模拟手段能够较容易地改变和预测工艺参数,方便地再现爆炸成形过程,可以为实际工程应用中工艺参数的选取与优化提供有用的参考。
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