塑性工程學(xué)報(bào)：環(huán)殼液壓脹形過程的研究
2023-01-31【作 者】苑世劍;王仲仁;王海
【引 言】
彎頭作為管路系統(tǒng)的關(guān)鍵元件在石油 、化工、天然氣、水電、建筑和鍋爐壓力容器等行業(yè)應(yīng)用越來越多。目前 ，彎頭成形方法主要有 ：①鋼管繞彎法，用鋼管在彎管機(jī)上用模具成形[1]；②推制彎頭法 ，可以熱推[2]，也可以冷推[3]。熱推時(shí)，可不使用芯模 ；③沖壓焊接彎頭法 ，是先用模具沖出半個(gè)彎頭 ，然后再焊接成整個(gè)彎頭 ]。這些方法適用于加工中小管徑的標(biāo)準(zhǔn)系列彎頭 ，最大管徑一般不超過 1m，而且加工過程中不可避免地存在 內(nèi)側(cè)管壁起皺和外側(cè)管壁減薄等問題 。此外還有焊制近似彎頭 ，俗稱蝦米腰 ，是用幾段直管近似彎管 ，工藝簡單，可進(jìn)行現(xiàn)場制作。但不能承受較大內(nèi)壓，一般 只用于壓力較低或基本不受壓的管路系統(tǒng)中，如煙道 、排水管道等。隨著工業(yè)的發(fā)展 ，管路逐漸 向大直徑發(fā)展，對(duì)大直徑彎頭需求也逐漸增加 ，因此開發(fā)大直徑彎頭成形具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值 。
球形容器無模液壓成形新工藝自1985年提出以來[5]，在理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和工程應(yīng)用方面取得了許多成果 ，目前制造的球形容器最大直徑達(dá) 9.4m，最大壁厚達(dá) 24mm，應(yīng)用于供水、液化氣和建筑裝飾等領(lǐng)域，并且已擴(kuò)展到橢球等非球類殼體的液壓成形[6,7]。在此基礎(chǔ)上，本文提出用環(huán)殼液壓脹形工藝制造大直徑彎頭的方法 ，采用該方法加工彎頭可以不需要模具和壓力機(jī)，不需要管材，節(jié)省投資 ，降低生產(chǎn)成本 。
【結(jié) 論】
1)脹形過程中，環(huán)殼內(nèi)側(cè)首先產(chǎn)生塑性變形 ，外側(cè)最后產(chǎn)生塑性變形 。外環(huán)殼的成形壓力大于內(nèi)環(huán)殼的成形壓力。外環(huán)殼體處于雙向拉伸變形狀態(tài)，內(nèi)環(huán)殼體處于一拉一壓變形狀態(tài) 。焊縫附近點(diǎn)變形過程較復(fù)雜。
2)脹形后 ，截面不圓度較小 ，環(huán)殼的整體成形效果較好 ，表明用無模液壓脹形法制作彎頭是可行的。該方法具有不使用管材作原料 ，不需要專用設(shè)備和模具 ，下料簡單 ，組焊容易 ，周期短，成本低等優(yōu)點(diǎn)，為制作大型彎頭提供 了一種新工藝方法 。
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