塑性工程學(xué)報：高溫合金矩形波紋管液壓脹形變形特征
2023-11-24【作 者】呂志勇;劉靜;李蘭云;左星煜;李懿曌
【前 言】
自彈性元件金屬波紋管問世以來， 由于其功能多樣 （用于流體介質(zhì)密封、 振動工況減振以及位移柔性補償?shù)龋?及性能優(yōu)良， 在航空、 航天、 船舶和核能等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用［１］。 而鎳基高溫合金在波紋管領(lǐng)域的應(yīng)用， 使金屬波紋管在高溫或低溫工況下，仍具備優(yōu)良的使用性能和耐氧化特性， 極大增加了金屬波紋管的使用壽命和環(huán)境適應(yīng)性［２－４］。
隨著金屬波紋管應(yīng)用領(lǐng)域的不斷增加， 一些波導(dǎo)管、 風(fēng)機管道和矩形管道連接處已采用了截面輪廓為矩形的矩形金屬波紋管［５］， 傳統(tǒng)的圓形 （波紋管橫截面） 金屬波紋管已無法滿足我國航天液體火箭發(fā)動機、 大型核電站以及高溫燃?xì)廨啓C高速發(fā)展的需要。
針對矩形波紋管相關(guān)研究較為匱乏的現(xiàn)狀， 本文通過實驗與有限元仿真方法， 開展高溫合金矩形波紋管液壓脹形變形特征研究， 獲得直線段、 過渡圓角段不同變形特征， 在此基礎(chǔ)上開展工藝參數(shù)對成形質(zhì)量的影響。 該研究對提升我國矩形波紋管的加工制造水平、 拓寬矩形波紋管應(yīng)用領(lǐng)域， 具有重大的社會效益和經(jīng)濟價值。
【結(jié) 論】
（１） 通過開展高溫合金矩形波紋管液壓脹形有限元仿真， 研究直線段和過渡圓角段的變形特征和工藝參數(shù)對成形質(zhì)量的影響后發(fā)現(xiàn)， 長邊直線段和過渡圓角段截面形狀相同； 波高由圓角段中間位置處向直線段中間位置處逐漸增大。 相比于直線段，過渡圓角段波高較低， 材料壁厚減薄率大、 填充性差， 變形約束效應(yīng)顯著； 最大壁厚減薄率、 最大等效塑性應(yīng)變均出現(xiàn)在過渡圓角段中間位置的波峰處。
（２） 成形內(nèi)壓力、 過渡圓角半徑和模片間距的增加均會引起波高和壁厚減薄率的增大； 但盲目增加成形內(nèi)壓力會導(dǎo)致壁厚過度減薄、 脹破以及直線段材料超過模具型腔被刺破； 而過小的過渡圓角半徑會導(dǎo)致中間波紋兩側(cè)波谷處壁厚增大。
（３） 與成形內(nèi)壓力相比， 壁厚減薄率相同時，波高受模片間距影響更大， 因此可優(yōu)先通過增大模片間距增大波高， 以此得到更加飽滿的波形。
以下是正文：
