現(xiàn)代機(jī)械：加載路徑對液壓脹形管材成形性能的影響
2023-02-18【作 者】吳叢強(qiáng);楊連發(fā);何玉林;毛獻(xiàn)昌;陳奉軍
【前 言】
管材液壓脹形是指在高壓液體介質(zhì)的作用下使管材沿徑向擴(kuò)張的成形工藝[1] 。該工藝可以成形形狀復(fù)雜 、重量輕、剛度好的零件 ，在汽車工業(yè)中得到了較廣泛的應(yīng)用。
加載路徑對管材液壓脹形過程及零件質(zhì)量等有較大的影響。加載路徑是指液壓脹形時內(nèi)壓力P與管端的軸向載荷F或軸向位移S的關(guān)系曲線[2]，如圖 1所示。內(nèi)壓力使管材的脹形區(qū)外徑增大 ，壁厚減薄 ；而軸向載荷使材料向成形區(qū)流動，減緩壁厚減薄。當(dāng)內(nèi)壓力加載過快，則會出現(xiàn)破裂缺陷；反之會出現(xiàn)屈曲和起皺缺陷。故內(nèi)壓力和軸向載荷的合理匹配是影響管材成形性能的關(guān)鍵因素。
合理的加載路徑不僅可以提高管材的成形能力(如使管材的壁厚分布均勻 、脹形高度大、材料貼模性好 )，還可以提高成形管件的質(zhì)量和降低對成形設(shè)備的要求。所以 ，研究管材液壓脹形的加載路徑具有理論意義及實(shí)用價(jià)值 ，目前成為了研究熱點(diǎn)。
【研究加載路徑擬解決的問題】
在管材液壓脹形過 程中，影響管材成形性能的因素很多 ，其中加載路徑 的影響最為顯著。人們提 出了一些加載路徑并對它們進(jìn)行 了實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬分析，但由于對管材脹形特點(diǎn)及變形規(guī)律的尚未十分清楚 ，影響了對加載路徑的系統(tǒng) 、深入研究。經(jīng)過推斷 ，認(rèn)為圍繞管材液壓脹形的加載路徑的研究將在如下幾個方向展開 ：
1)用于液壓脹形的管材性能參數(shù)、本構(gòu)關(guān)系和成形中的摩擦系數(shù)等對成形過程有著非常重要的影響，也影響有限元數(shù)值模擬的精度 。準(zhǔn)確確定這些參數(shù)是深入研究加載路徑的基礎(chǔ)。
2)管材液壓脹形 中模具與管材問的摩擦力大小與成形缺陷的出現(xiàn)與否 、出現(xiàn)時刻等有重要關(guān)系 ，故合理的加載方式要能減小成形摩 擦力 、避免出現(xiàn)死皺 、控制成形缺陷出現(xiàn)時間。
3)在不同的成形階段 ，內(nèi)壓力和軸向載荷對管材成形性能的影響規(guī)律不同 ，目前多數(shù)是基于實(shí)驗(yàn)得到的規(guī)律 ，如何建立它們之間的關(guān) 系模型，是從理論角度深入分析、優(yōu) 化加 載路徑的前提。
4)復(fù)雜加載路徑通常需要在高精度的數(shù)控機(jī)械上實(shí)現(xiàn) ，該類設(shè)備的軟硬件部分一般較復(fù)雜 ，制造、使用和維護(hù)的成本很高 ，從而制約 了加載路徑優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)研究和該技術(shù)的推廣 ，故開發(fā)能實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜加載路徑 ，而結(jié)構(gòu)簡單 、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的實(shí)驗(yàn)裝置是目前要努力的方向。
以下是正文：
