無縫封頭類拉深件是從石油化工、原子能到食品制藥等諸多行業壓力容器設備中不可缺少的重要部件,通常對其要求為耐高壓、耐腐蝕、使用壽命長,所以封頭的材質大多為硬度大、強度高的金屬。特別是對于一些小批量、大尺寸。形狀復雜的零件,使用常規的成形手段則需要配備大型的沖壓設備,耗時費資,且難以完成。而利用爆炸加工技術成形封頭,則具有尺寸精度高、表面光潔度好、高效、節能、成本低等特點,很好地彌補了常規成形的不足。本文主要從理論分析、試驗研究和數值模擬三個方面對無縫國標封頭的爆炸成形進行了研究。
(1)根據理論分析及對工程經驗的總結,為合理地選擇爆炸成形工藝條件提供了依據。
(2)設計了一套小尺寸的爆炸成形試驗裝置,以TNT為能量來源,分別以沙和水為傳能介質,1060H24鋁板及Q235B鋼板作為坯料,進行了一系列不同工藝條件下的爆炸成形試驗。對比不同傳能介質及工藝條件對成形質量的影響,分析了對比炸高。與成形件中心撓度的關系,以便尋求最佳的工藝條件和參數。試驗結果表明:水的傳能效率明顯優于沙,對比炸高太大或太小都會影響成形效果,該試驗條件下,合適的對比炸高約為0.26,試驗所得的碳鋼封頭成形件表面光潔度良好,無明顯缺陷。
(3)采用有限元程序ANSYS/LS-DYNA,對不同條件下鋼板的爆炸成形過程進行了數值模擬。獲得了成形板料單元在變形過程中不同時刻的應力應變分布、運動速度及位移變化等歷史信息。將模擬結果與理論計算、試驗所得進行了對一比分析,誤差在可接受范圍之內。證明通過數值模擬手段能夠較容易地改變和預測工藝參數,方便地再現爆炸成形過程,可以為實際工程應用中工藝參數的選取與優化提供有用的參考。
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