塑性工程學(xué)報(bào)：工藝參數(shù)對(duì)雙層304不銹鋼波紋管液壓脹形的影響
2022-04-30【作 者】劉靜;王有龍;李蘭云;李霄
304 不銹鋼由于具有良好的耐蝕性、耐熱性、低溫強(qiáng)度和機(jī)械特性，廣泛應(yīng)用于核能、供熱、船 舶、航空航天等許多工業(yè)領(lǐng)域［1－2］。雙層 304 不銹鋼波紋管具有剛度小、柔性補(bǔ)償量大、疲勞壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，在對(duì)振動(dòng)頻率和承載能力要求較高的工況下得到了大量應(yīng)用，成為管路系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。
波紋管成形方式包括滾壓、旋壓、機(jī)械脹形、液壓脹形等，其中液壓脹形工藝中管坯受壓均勻，減薄量適中，并且能夠滿足高效、高精度的要求，已成為金屬波紋管精確塑性成形的重要方式［3］。然 而，雙層金屬波紋管液壓脹形是材料非線性、幾何非線性、邊界條件非線性的物理過程，并且成形時(shí)內(nèi)外層管材之間存在接觸行為，應(yīng)力復(fù)雜。多工藝參數(shù)耦合作用和復(fù)雜動(dòng)態(tài)接觸邊界條件等特征使得其成形規(guī)律非常復(fù)雜，工藝參數(shù)設(shè)置不當(dāng)極易引起壁厚過度減薄、破裂、充填不足等缺陷。因此，深入分析并揭示工藝參數(shù)對(duì)雙層 304 不銹鋼波紋管液壓脹形變形行為的影響對(duì)實(shí)現(xiàn)雙層波紋管精確成形具有重要意義。
本文基于 ABAQUS 軟件平臺(tái)建立了雙層 304 不銹鋼波紋管液壓脹形有限元模型，分析了波紋管的變形特征，研究獲得了工藝參數(shù)對(duì)波紋管液壓脹形的影響規(guī)律，為雙層金屬波紋管液壓脹形研究奠定了基礎(chǔ)。
【結(jié) 論】
1、 雙層 304 不銹鋼波紋管成形后內(nèi)層的減薄量大于外層，脹形后各個(gè)波紋高度有偏差; 影響雙層波紋管液壓脹形壁厚減薄和脹形高度的主要工藝參數(shù)為內(nèi)壓力和模具行程，擠壓速度對(duì)壁厚和波高影響較小。
2、內(nèi)壓力和模具行程增大，最大壁厚減薄率和脹形高度均線性增大，且內(nèi)外層壁厚差值增大;過大的內(nèi)壓和擠壓速度會(huì)導(dǎo)致波高不均勻性增大。
3、最大壁厚減薄率受內(nèi)壓力的影響遠(yuǎn)大于受模具行程的影響，對(duì)于成形大波高的波紋管，為了降低壁厚減薄，可以采用適當(dāng)增大模具行程的方式來實(shí)現(xiàn)。
4、在最大內(nèi)壓力不變條件下，降低起波階段內(nèi)壓力有利于減小波紋管的減薄率; 在總軸向進(jìn)給量不變條件下，成形初期的軸向進(jìn)給可減小波紋管的減薄率。
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