金屬成形工藝：等邊雙圓錐臺殼體端部約束脹形的實驗研究
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的柔性成形工藝，該技術自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用，目前用該技術制造的球形容器最大直徑達9.4m，最大壁厚達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)向壓應力。內(nèi)壓越大，環(huán)向壓應力越大。當殼體內(nèi)壓達到一定值時，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)向應變表現(xiàn)為壓應變，但最終隨著內(nèi)壓的增大，此環(huán)向應變轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?，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：
