中北大學(xué)學(xué)報：管材徑壓脹形裝置開發(fā)及試驗研究
2022-08-26【作 者】楊連發(fā);陳奉軍
管材徑壓脹形是指管材在內(nèi)部液體壓力及外部徑向壓力共同作用下復(fù)合成形的工藝方 法 ，屬于管材液壓成形的一 個新 的發(fā)展 方 向l1]．相對于常規(guī)的液壓成形方式 ，它具有材料貼模性好 、成形液壓力和鎖模力小 、成形零件質(zhì)量高等特點 ，特別適合于軸向尺寸大 、受模具結(jié)構(gòu)形狀限制而補料困難的異形面中空件的成形加工 ，在航空航天 、汽車及船舶等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景 [2]。為此 ，一些 學(xué)者 對這 種新 工藝 展 開 了研 究 ．Mason[3]提 出 了徑 壓脹 形 的概 念 ，指 出此種 成 形方 法 可 以有 效地 改 善管 件 的壁 厚 分布 并降 低成 形 液壓 力．Hwang等 運 用 數(shù)值 模 擬 方法 對 自然脹 形 與徑 壓脹 形 的成形 特 點進 行 對 比分 析 ，結(jié)果 發(fā)現(xiàn) ：將 圓形管 材徑 壓脹 形 成矩 形 截 面時所 需 的最大 成形 液 壓力 、最 大鎖 模 力僅 為 自然 脹 形 的 5％ 及7％ ，且 零 件厚度 分 布更加 均 勻 ，材料 填 充性 、貼 模性 更 好．Hwang等[4-5] 用 數(shù) 值模 擬方 法 分析 了將 圓形 管材 徑壓 脹 形成 為 三角 形 截 面零 件 的變 形 情況 ，再 次 得 出 了與此 前 相似 的結(jié) 果．Kang等[7] 對 圓形 管 材 徑壓脹 形 成 復(fù)雜 截 面零 件 的過 程 進行 數(shù) 值模 擬 ，分 析 了管 材尺 寸 對徑 壓 脹 形成 形性 能 的影 響情 況 ．鄧 洋 、楊 連發(fā)[8]對 不 銹鋼 管 材 的徑 壓脹 形 過 程進 行 了數(shù)值 模 擬 ，分 析 了加 載 方式 、摩 擦 條件 等對 材 料填 充 性 及成形 性 的影 響．目前對 管材 徑 壓脹 形 的研究 主要 基 于數(shù)值 模 擬方 法 ，試 驗研 究 鮮見 報 道．本 文 開發(fā) 一套管材徑 壓脹 形試 驗 裝置 ，在此 試驗 裝 置上 進行 管 材徑 壓 脹形 試驗 研 究 ，分 析管 材徑 壓脹 形 的變 形特 點 和成形 性能。
【結(jié) 論】
開 發(fā) 了一種 管 材徑 壓 脹形 試 驗裝 置 ，采用 該 裝 置對 圓形 管材 在 不 同管端 約 束 、不 同摩擦 條 件及 不 同液 壓力 下 進行 徑壓 脹 形試 驗 研究 ，得 到 以下 結(jié)論 ：
① 試 驗 結(jié)果 表 明 ，所 開發(fā) 的裝置 具 有結(jié) 構(gòu) 簡單 、操作方便 、工作 可靠 、無需 專用 脹形 機等 特點 ，能滿 足管 材徑 壓脹 形試 驗研 究 的要 求。
② 徑 壓脹 形過 程 中 ，液壓 力越 大 ，管件 截面 輪廓 形狀 越不 對稱 ，壁 厚分 布越 不均 勻 ，減薄越 嚴 重 ，但 填充性 卻 越好 ；相對 管端 自由來 說 ，管端 固定 時管 件 的截 面輪廓 形狀 對稱 性更 好 ，壁 厚分 布更 均勻 ，但 填充 性更 差 ；管件 表面 有潤 滑時 ，可 以有效 提 高管 件截 面 輪廓 形狀 的對稱 性 、壁厚 分 布均 勻性 和材 料填 充 性。
③ 摩 擦 力 的不 對稱 性是造 成成 形管 件截 面輪 廓形 狀 非對 稱 性 的主要 原 因 ，摩 擦力 對成 形 管件 的表 面質(zhì) 量亦 有較 大 影響 ；減 小摩擦 力可 以延遲 破 裂 的產(chǎn)生 ，從 而提 高管 材 的成形 性 能。
④ 在 自由脹 形 階段 ，有 效 的成形 液 壓力 范 圍 比較窄 ，要 合理 確定 成形 液壓 力 ，否則 容 易造成 管 件破 裂 、填 充不 足或 者壓 塌現(xiàn) 象。
以下是正文：
