[发明专利]多腔类构件多向加载成形加载路径的确定方法

说明书

一种多腔类复杂构件多向加载成形合理加载路径的快速确定方法，通过确定主管凸模不同加载位移下转移到支管型腔的坯料体积V、主管凸模开始加载的位移x₀和支管凸模加载位移y₀，从而确定主管凸模初始加载位移x₀的范围，最终确定了多腔类构件多向加载的合理的加载路径。本发明能够准确、快速确定多腔类零件多向加载成形合理的加载路径，节约时间和试验成本。所提出的加载路径能够改善材料流动和不均匀变形，有效的避免成形过程中的空腔、折叠等缺陷，降低成形载荷，提高构件的成形质量。

技术领域

本发明涉及金属塑性成形的技术领域，具体涉及一种快速确定多腔类构件多向加载成形合理加载路径的方法。

背景技术

多个方向带有枝桠和空腔的高性能复杂构件广泛应用于航空航天、核电、石油化工等领域。为了满足恶劣的服役环境、保证装备的性能和可靠性，从而对该多腔类构件的成形质量和精度提出了更高的要求。多向主动加载成形，通过在坯料的轴向和径(侧)向同时或顺序施加载荷，可一次整体成形出不同方向带有枝芽和空腔类结构的复杂零件，为高性能多腔类构件的近净成形制造提供了有效途径。

然而多腔类构件多向加载成形过程是一个多参数、多场耦合、多模具协调加载、时空动态约束下的高度非线性过程，材料将发生极其复杂的不均匀塑性变形及由此引发宏微观缺陷等。一方面多腔类构件几何结构复杂，具有多向深腔或枝杈；从相对简单的初始坯料，材料需经过复杂的变形、流动和体积转移才可能获得最终的形状。另一方面，材料的流动和型腔的充填对加载方式、路径(即各模具加载运动的次序、加载速度与时间的关系)和条件敏感。而对于给定的多腔类构件，当初始坯料给定时，加载路径通过改变坯料体积的分配和动态约束而很大程度上影响着材料的变形和流动行为，进而影响着型腔的充填和构件成形质量，决定着该技术的应用发展。

多向加载成形过程中，从相对简单的初始坯料，材料需经过复杂的质点流动才可能获得最终的几何形状。金属流动规律不仅很大程度上依赖于加载路径自身，而且所成形多腔类构件的结构也对其有一定的影响。为了获得高性能和高可靠性的多腔类构件，在成形中需要根据成形的多腔类构件的几何结构特征，选择合理的成形加载路径。而现阶段多腔类构件多向加载成形合理加载路径的确定主要依靠经验和试验摸索。

中国专利申请CN104239644A公开了一种对于钛T型管液压成形工艺参数的研究方法，利用仿真模型与理论试验相结合研究内压加载路径(内压加载与时间的关系)、冲头加载路径(冲头进给与时间的关系)相匹配的最佳工艺参数，制备出合格的T型管，有效地实现成形区的补料，从而获得更小的壁厚减薄率和相对均匀的壁厚分布，提高T型管的成形极限，避开以往利用经验及不断的试验来摸索工艺参数，节约了成本。