華中理工大學(xué)學(xué)報(bào)：大變形多通管擠壓脹形介質(zhì)的研究
2023-03-02【作 者】楊雨春;夏巨諶;胡國(guó)安
多通管的制造工藝目前還主要是鑄造、焊接、鍛造和機(jī)加工等，金屬損耗大，產(chǎn)品質(zhì)量低，生產(chǎn)率低，生產(chǎn)成本高．若能由管坯塑性加工成形，無(wú)疑具有明顯的優(yōu)點(diǎn)．但工程中所需的多通管，若由無(wú)縫管一次加工成形，則變形量大，成形非常困難．這項(xiàng)研究的核心在于成形極限，關(guān)鍵點(diǎn)則是脹形介質(zhì)的選取和工藝力間的匹配關(guān)系。
【實(shí)驗(yàn)研究】
對(duì)多通管擠壓脹形實(shí)驗(yàn)裝置的要求是能提供合模力、一對(duì)擠壓脹形力和平衡力，并能保證精度要求 （ 特別是擠脹沖頭的位置同步運(yùn)動(dòng)精度和模具的尺寸精度及裝配精度） 、力和速度均可調(diào)．為此，制造了一副多通管擠壓脹形通用模架和一套平面框架式多向液壓擠壓機(jī)構(gòu)，在1MN 油壓機(jī)上用外徑為 φ16mm、內(nèi)徑為 φ14mm 的 T UP 退火紫銅管坯進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)中采用橡膠、尼龍、鉛、黃油、蓖麻油等為脹形介質(zhì)，用彈性擠脹所得到的長(zhǎng)徑比不到2，而塑性體及流體則達(dá)到3．6以上，且表面質(zhì)量較好，如圖1（ e）。
由實(shí)驗(yàn)所獲得的典型失穩(wěn)樣品，如圖 4所示，三通管擠壓脹形中支管端部和過(guò)渡區(qū)是最容易破裂的位置，在這些區(qū)域應(yīng)力應(yīng)變呈復(fù)雜狀態(tài)．圖4中，（ a） 為平衡力過(guò)大而合模力相對(duì)較小，金屬不能向支管區(qū)域轉(zhuǎn)移，在凹模的分模面上形成飛邊；（ b） ，（ d） 及 （ f） 沒(méi)有施加平衡力，長(zhǎng)徑比小于1就破裂；（ c） 摩擦力過(guò)大在支管區(qū)破裂；（ e）在成形過(guò)程中介質(zhì)泄漏而產(chǎn)生折疊；（ g ） 則是平衡力及合模力均較大，不能形成支管，而在交匯區(qū)域破裂；（ h） 為自由脹形，在支管區(qū)域剛形成凸起即破裂．三通管擠壓脹形的壓力-行程曲線如圖5所示，可分為三個(gè)區(qū)域：自由脹形區(qū)、擠壓脹形區(qū)和穩(wěn)定變形區(qū)，各區(qū)的力比理論分析的結(jié)果要大一些［1］。實(shí)驗(yàn)獲得的三通管支管高度為57．8mm，長(zhǎng)徑比達(dá)到3．6，此時(shí)的平衡力為20kN，擠脹力為78kN，最大應(yīng)變強(qiáng)度按理論分析已達(dá)379％．筆者目前還正在利用有限元進(jìn)行更為深入的研究，以便探討成形基理，使這項(xiàng)技術(shù)早日成熟，轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)力。
以下是正文：
