CWAN 0133-2024 超薄金屬密封件充液成形推 薦工藝規(guī)范

ICS25.160.20CCSJ33團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)Recommendedprocessspecificationforhydroformingofultra-thinmetalsealsT/CWAN0133—2024 12.規(guī)范性引用文件 13.術(shù)語(yǔ)和定義 14.材料要求 15.設(shè)備及工具要求 26.液壓成形前準(zhǔn)備 27.工藝過程 28.質(zhì)量檢驗(yàn) 4T/CWAN0133—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由中國(guó)焊接協(xié)會(huì)提出并歸口。本文件起草單位：南昌航空大學(xué)、中國(guó)航發(fā)湖南動(dòng)力機(jī)械研究所、中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究院、六安一六八航空航天精密器件有限公司、UniversityofWisconsin-Madison、上海工程技術(shù)大學(xué)、重慶三峽學(xué)院、KingMongkut’sUniversityofTechnologyNorthBangkok、重慶科技大學(xué)。本文件主要起草人：王冠剛、姜麗紅、趙明杰、謝吉林、劉征、郭正華、鄭敏、陳玉華、徐義軍、曾一達(dá)、朱宇、劉定、SindoKou、張?zhí)炖?、尹立孟、PanaritAETHAKUL、孫欽榮、馮偉、夏國(guó)峰。1T/CWAN0133—2024本文件規(guī)定了超薄金屬密封件液壓成形的材料要求、設(shè)備及工具要求、液壓成形前準(zhǔn)備、工藝過程和質(zhì)量檢驗(yàn)等內(nèi)容。本文件適用于厚度不超過0.5mm的高溫合金的液壓成形。2.規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T4340.1—2009金屬材料維氏硬度試驗(yàn)第一部分：試驗(yàn)方法GB/T7314—2017金屬材料室溫壓縮試驗(yàn)方法GB/T8541—2012鍛壓術(shù)語(yǔ)GB/T14039—2002液壓傳動(dòng)油液固體顆粒污染等級(jí)代號(hào)GB/T14211機(jī)械密封試驗(yàn)方法GB/T28273—2012管、板液壓成形工藝分類GB/T44030—2024金屬材料高溫壓縮試驗(yàn)方法GJB3318A航空用高溫合金冷軋帶材規(guī)范JB/T6373焊接金屬波紋管機(jī)械密封技術(shù)條件JB/T12098—2014板材充液成形液壓機(jī)ISO3104石油產(chǎn)品透明和不透明液體動(dòng)粘度測(cè)定和動(dòng)態(tài)粘滯度計(jì)算3.術(shù)語(yǔ)和定義GB/T8541—2012、GB/T28273—2012定義的及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件3.1液壓成形hydroforming利用液體（水、油等）作為傳力介質(zhì)代替剛性凸?；虬寄?，使金屬管、板料成形的一種塑性加工工4.材料要求4.1金屬材料4.1.1應(yīng)選用符合GJB3318A標(biāo)準(zhǔn)的高溫合金帶材。4.1.2金屬材料的表面應(yīng)光潔、無(wú)裂紋、劃傷、氧化皮等缺陷。4.1.3材料的厚度公差應(yīng)控制在±0.02mm以內(nèi)。4.2液壓介質(zhì)4.2.1液壓介質(zhì)應(yīng)具有良好的流動(dòng)性、潤(rùn)滑性和密封性，不應(yīng)對(duì)金屬材料產(chǎn)生腐蝕。2T/CWAN0133—20244.2.2液壓介質(zhì)的清潔度應(yīng)滿足GB/T14039—2002要求。5.設(shè)備及工具要求5.1液壓設(shè)備5.1.1選擇液壓設(shè)備應(yīng)滿足JB/T12098—2014要求。5.1.2液壓設(shè)備應(yīng)具有足夠的壓力和流量，能夠滿足超薄金屬密封件液壓成形的工藝要求。5.1.3液壓設(shè)備應(yīng)定期進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，確保其性能穩(wěn)定、安全可靠。5.2模具5.2.1模具的設(shè)計(jì)應(yīng)符合超薄金屬密封件的形狀、尺寸和精度要求，其結(jié)構(gòu)應(yīng)合理、強(qiáng)度足夠。5.2.2模具的表面應(yīng)光潔、無(wú)毛刺、劃傷等缺陷，其尺寸公差應(yīng)控制在±0.02mm以內(nèi)。5.2.3模具應(yīng)定期進(jìn)行清洗、維護(hù)和保養(yǎng)，確保其表面質(zhì)量和使用壽命。6.液壓成形前準(zhǔn)備6.1液壓成形操作前應(yīng)檢查液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等。如發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)及時(shí)聯(lián)系維修人員進(jìn)行處理。6.2檢查液壓成形機(jī)周圍是否有障礙物，保障液壓成形過程不發(fā)生干涉。6.3檢查液壓介質(zhì)質(zhì)量，液壓介質(zhì)粘度應(yīng)符合ISO3104要求。6.4確保操作人員已經(jīng)戴上安全帽、防護(hù)眼鏡等必要的個(gè)人防護(hù)裝備。7.工藝過程7.1工藝參數(shù)7.1.1根據(jù)零件形狀質(zhì)量計(jì)算毛坯尺寸。毛坯為環(huán)形，其高度可通過式（1）計(jì)算：式中，L---環(huán)形毛坯高度；?f---毛坯成形區(qū)高度，通過在三維軟件中展開金屬密封件并計(jì)算截面線長(zhǎng)度確定；s---密封距離；p---密封溝槽寬度；?---毛坯端部露出密封溝槽的長(zhǎng)度。7.1.2根據(jù)超薄金屬密封環(huán)波數(shù)及開口方向確定成形道次數(shù)和液壓方向。波數(shù)為奇數(shù)n且開口方向朝內(nèi)時(shí)，成形共分a個(gè)道次完成，第1道次成形出1個(gè)波型，隨后每1道次成形出2個(gè)波型；波數(shù)為偶數(shù)m且開口方向朝內(nèi)時(shí)，液壓方向由內(nèi)向外，成形共分b個(gè)道次完成，每1道次均成形出2個(gè)波型；或液壓方向由外向內(nèi)，成形共分(b+1)個(gè)道次完成，第1道次成形出1個(gè)波谷，隨后每1道次成形出2個(gè)波型。其中a和b根據(jù)式（2）計(jì)算：(2)7.1.3每個(gè)道次成形過程包括預(yù)脹形、合模進(jìn)給和高壓整形3個(gè)階段。其中，坯料所受的預(yù)脹壓力為低壓，其最小內(nèi)壓pmin根據(jù)式（3）計(jì)算：3T/CWAN0133—2024pmin=(3)式中，σs---坯料的屈服強(qiáng)度；t0---坯料厚度；r---坯料內(nèi)徑。每一個(gè)成形道次中，坯料所受的整形壓力為高壓，其最大內(nèi)壓力pmax根據(jù)式（4）計(jì)算：pmax=(4)式中，Rij---不同道次最終成形出波型上最小截面圓角半徑。7.1.4加載路徑設(shè)置。根據(jù)上述計(jì)算的最大內(nèi)壓力pmax和最小內(nèi)壓力pmin初步確定不同的整形壓力和合模階段的進(jìn)給壓力，如圖1所示。圖1加載路徑優(yōu)化7.1.5根據(jù)毛坯高度L設(shè)計(jì)開模高度。由于毛坯的初始狀態(tài)、材料性能以及最終成形零件的幾何形狀不同，成形過程中所要求的液室壓力和開模高度的匹配關(guān)系是不同的。通過有限元軟件模擬不同的加載路徑和開模高度h下的金屬密封件成形結(jié)果，觀察金屬密封件的起皺堆疊情況、型面對(duì)稱情況、尺寸超差等情況。模擬件或試片的材料（牌號(hào)、厚度、熱處理狀態(tài)）、接頭形式、成形條件應(yīng)和正式零件相同。超薄金屬密封件液壓成形過程常見的缺陷如表1所示。表1超薄金屬密封件液壓成形過程常見的缺陷序號(hào)1234缺陷類型圓周方向起皺型面不對(duì)稱內(nèi)徑偏大超差波間處型面堆疊7.2下料7.2.1根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇合適的金屬材料，并采用剪切、切割等方法將其下料成所需的形狀和尺寸。7.2.2下料尺寸的公差應(yīng)控制在±0.5mm以內(nèi)。7.3預(yù)處理7.3.1對(duì)下料后的金屬材料進(jìn)行清洗、去毛刺等預(yù)處理，以提高其表面質(zhì)量。4T/CWAN0133—20247.4模具安裝7.4.1將預(yù)處理后的金屬材料放入模具中，并確保其位置準(zhǔn)確、固定可靠。7.4.2安裝模具時(shí)，應(yīng)注意模具的分型面、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等部位的安裝精度，確保模具的開合運(yùn)動(dòng)順暢。7.5液壓成形7.5.1向模具中注入液壓介質(zhì)，并逐漸升高液壓壓力，使金屬材料在模具中發(fā)生塑性變形，直至獲得所需的形狀和尺寸。7.5.2液壓壓力、流量和時(shí)間等工藝參數(shù)應(yīng)根據(jù)金屬材料的種類、厚度、形狀等因素進(jìn)行確定，并在工藝試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化。7.6脫模7.6.1當(dāng)金屬密封件成形后，應(yīng)緩慢降低液壓壓力，使模具中的液壓介質(zhì)回流，然后將金屬密封件從模具中取出。7.6.2脫模時(shí)應(yīng)注意避免對(duì)金屬密封件造成損傷。7.7后處理7.7.1對(duì)脫模后的金屬密封件進(jìn)行清洗、去毛刺、檢驗(yàn)等后處理，以去除表面的油污、雜質(zhì)等污染物，并檢查其尺寸、形狀、表面質(zhì)量等是否符合要求。7.7.2后處理的工藝參數(shù)應(yīng)根據(jù)金屬密封件的具體要求進(jìn)行確定。8.質(zhì)量檢驗(yàn)8.1外觀檢驗(yàn)8.1.1金屬密封件的表面應(yīng)光潔、無(wú)裂紋、劃傷、氧化皮等缺陷。8.1.2金屬密封件的形狀和尺寸應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，其尺寸公差應(yīng)控制在±0.1以內(nèi)。8.2密封性檢驗(yàn)8.2.1根據(jù)密封件技術(shù)要求及GB/T14211標(biāo)準(zhǔn)對(duì)金屬密封件的密封性進(jìn)行檢驗(yàn)。8.2.2檢驗(yàn)壓力、時(shí)間等參數(shù)應(yīng)根據(jù)金