金屬學報：管材自由脹形時脹形區(qū)輪廓形狀的影響因素
2023-02-07【作 者】林艷麗;何祝斌;苑世劍
內(nèi)高壓成形是一種利用管材制造空心變截面復(fù)雜零件的先進成形方法.基本工藝是向管材內(nèi)部通入高壓液體并在管材兩端施加一定的軸向位移，使管材發(fā)生變形并最終貼合模具成形為所需零件[1,2].準確測試和評價管材的力學性能是制定成形工藝和參數(shù)的基礎(chǔ)，也是提高內(nèi)高壓成形數(shù)值分析精度的關(guān)鍵[3]。
對于利用板材卷焊生產(chǎn)的管材，如果忽略板材本身的面內(nèi)各向性能差異，并且不考慮卷曲過程對性能的影響，則可用原始板材的單向拉伸性能作為管材的力學性能.但是對于直徑較小的管材，板材卷曲過程中將發(fā)生明顯的塑性變形和加工硬化，這對環(huán)向性能的影響更為顯著.如果用初始板材的性能代替環(huán)向性能，必將帶來較大的誤差。
不同的學者提出不同的輪廓線形狀假設(shè)并給出了應(yīng)力一應(yīng)變曲線的計算方法.但是針對所建立的模型并沒有深入系統(tǒng)地研究不同管材脹形區(qū)長度和約束模具圓角半徑對應(yīng)力一應(yīng)變曲線的影響，而實踐表明，采用不同的脹形區(qū)長度和約束模具圓角半徑得到的應(yīng)力一應(yīng)變曲線是有差異的。
本文采用橢圓函數(shù)描述脹形時管材中間自由脹形區(qū)的輪廓形狀，通過理論分析得出橢圓形狀的主要影響因素及對測得的應(yīng)力一應(yīng)變曲線的影響，并進行實驗驗證。
【結(jié) 論】
(1)管材脹形區(qū)長度和約束模具圓角半徑是影響中間脹形區(qū)輪廓線形狀的主要因素。
(2)采用橢圓描述管材中間自由脹形區(qū)輪廓線形狀，當約束模具圓角半徑一定時，橢圓的長短半軸之比隨脹形區(qū)長度增加呈線性增加，脹形區(qū)輪廓形狀更接近于長橢圓。
(3)當脹形區(qū)長度一定，橢圓的長短半軸之比隨約束模具圓角半徑增加而逐漸減小，脹形區(qū)輪廓形狀從長橢圓變化為圓再變?yōu)楸鈾E圓。
(4)由SPCC低碳鋼管自由脹形得到的等效應(yīng)力-應(yīng)變曲線隨脹形區(qū)長度和約束模具圓角半徑的不同而不同，但都低于單向拉伸結(jié)果.脹形區(qū)長度越小，模具圓角半徑越大，差別越明顯。
以下是正文：
