316L主屏蔽罩固体颗粒介质成形工艺仿真及试验研究

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固体颗粒介质成形技术(Solid granules medium forming,SGMF)可以降低材料成形载荷提高成形极限,在成形壁厚减薄率要求较高的工件的领域有比较大的发展前景。针对具有较小局部特征和较高的成形要求的真空灭弧室重要零件—316L不锈钢主屏蔽罩,本文提出以固体颗粒介质成形技术来成形主屏蔽罩。为了研究管材成形的影响参数以及原因,本文基于理论建模、试验探究以及模拟验证对管材固体颗粒介质成形进行作用规律及参数影响机理探索分析。具体工作如下:(1)通过对主屏蔽罩成形过程的各个状态分析,对成形区单元的应力、应变进行分析,得到主屏蔽罩固体颗粒介质成形的基本原理和成形规律。(2)基于ABAQUS建立316L不锈钢主屏蔽罩固体颗粒介质离散元-有限元耦合仿真模型;探究摩擦因数、压头角度、不同成形路径等参数对主屏蔽罩成形性能的影响。结果表明:固体颗粒介质成形工艺能够提高主屏蔽罩成形性能以及壁厚均匀性,同时摩擦力、成形路径以及压头角度对主屏蔽罩成形质量存在显著影响。(3)设计制作通过碟簧实现的双向进给轴向成形模具,开展主屏蔽罩成形试验,对比不同成形参数下的成形效果、成形力、成形工件壁厚情况,研究不同成形方案的工件成形效果以及单向、双向成形对主屏蔽罩成形的影响,总结作用规律;探究了不同填料量以及填料次数下的成形规律。将主屏蔽罩固体颗粒介质成形模拟结果与试验结果进行对比,分析了试验与模拟壁厚出现差异的原因。(4)通过数值模拟,分析不同参数情况下试制主屏蔽罩起皱的主要原因;探究褶皱产生的过程中哪些参数影响较大,能够决定死褶是否产生,分析不同参数影响下产生死褶的原因。本文对管材固体颗粒介质成形的影响参数以及作用规律进行研究,对于管材固体颗粒介质成形理论的发展有着指导借鉴意义。
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