金屬成形工藝：等邊雙圓錐臺殼體端部約束脹形的實(shí)驗(yàn)研究
2023-07-10【作 者】滕步剛;苑世劍;王仲仁;董建令
球形容器的整體無模液壓成形工藝是一種無需模具和壓力機(jī)的柔性成形工藝，該技術(shù)自1985年提出以來[1]，已在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的推廣和應(yīng)用，目前用該技術(shù)制造的球形容器最大直徑達(dá)9.4m，最大壁厚達(dá)24mm。
無模脹球是一種內(nèi)外皆無約束的自由脹形，它有一定的局限性。等邊雙圓錐臺殼體的自由脹形過程中，在赤道環(huán)焊縫處產(chǎn)生皺紋，而且采用提高內(nèi)壓的方法不能消除，同時皺紋的高度隨內(nèi)壓的增加而增大[2,3]。其主要原因是殼體在整體脹形過程中在趨圓彎矩和彎曲內(nèi)力的作用下，在赤道環(huán)焊縫處產(chǎn)生環(huán)向壓應(yīng)力。內(nèi)壓越大，環(huán)向壓應(yīng)力越大。當(dāng)殼體內(nèi)壓達(dá)到一定值時，赤道環(huán)焊縫產(chǎn)生失穩(wěn)變形。這種變形受到附近母材的牽制，同時赤道環(huán)焊縫的失穩(wěn)變形也將影響附近母材的變形。當(dāng)赤道環(huán)焊縫產(chǎn)生失穩(wěn)變形時，不可避免地要牽動其附近的母材—道變形而形成皺紋。
文中分析了等邊雙圓錐臺殼體自由脹形過程時的受力情況，提出了殼體的內(nèi)約束無模液壓脹形工藝，通過在殼體內(nèi)加通管約束來限制兩極較大的位移變化而引起的在赤道處產(chǎn)生較大的環(huán)向壓應(yīng)力，以防止起皺的發(fā)生，從而來解決自由脹形時的失穩(wěn)起皺問題。
【結(jié) 論】
通過在殼體內(nèi)加通管約束來限制兩極的位移，從而降低由于兩極較大的位移變化而引起的在赤道處產(chǎn)生較大的環(huán)向壓縮變形，球殼端部約束脹形工藝避免了等邊雙圓錐臺殼體自由脹形時所產(chǎn)生的不可克服的起皺現(xiàn)象，盡管用此工藝成形時，在變形初期赤道附近環(huán)向應(yīng)變表現(xiàn)為壓應(yīng)變，但最終隨著內(nèi)壓的增大，此環(huán)向應(yīng)變轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)變，在整個脹形過程中殼體沒有發(fā)生任何失穩(wěn)起皺現(xiàn)象。
以下是正文：
