精密成形工程：結構尺寸對316L矩形波紋管液壓脹形的影響
2023-10-28【作 者】陳立強;劉靜;劉健;李蘭云;葛前;左星煜
【前 言】
金屬波紋管由于具有較好的柔性、熱補償能力及機械性能而被廣泛應用于核電、石化、船舶和航空航天等工業(yè)領域[1-5]。波紋管截面形狀多樣，在矩形風機管道、空冷機透平出口等處所使用的波紋管為矩形輪廓金屬波紋管。
從上述研究可以發(fā)現，目前對于波紋管的研究主要集中在圓形波紋管的制造以及成形參數對其質量的影響規(guī)律等方面，而對矩形波紋管的相關研究較少，且結構尺寸對矩形波紋管成形的影響尚不明確。因此，文中基于 ABAQUS 軟件平臺建立不同結構尺寸（長寬比、圓角半徑和波距）的矩形波紋管液壓脹形有限元模型，在此基礎上開展結構尺寸對成形質量的影響研究，該研究對揭示矩形波紋管變形特征、提升矩形波紋管制造水平具有重要價值。
【結 論】
1）長寬比越大，長邊減薄率越小，短邊與圓角段的壁厚減薄率變化不明顯；長寬比對波高的影響可以忽略，不同長寬比矩形波紋管的成形規(guī)律相似，直線段的輪廓往往大于設計值，圓角段的輪廓小于設計值。
2）增大過渡圓角半徑能夠增大圓角段的波高，降低直線段的波高，使得各段波高靠近目標值；過渡圓角半徑對短直邊波高的影響大于長直邊，當圓角半徑為 35 mm 時，圓角段波高為 9.7 mm，與設計值相差 0.3 mm；過渡圓角半徑越大，圓角段壁厚減薄率的峰值越小，圓角段的成形輪廓越貼近設計值。
3）波距對波紋管壁厚減薄率影響顯著，波距較小時，圓角段與直線段的波峰均有增厚現象，隨著波距的增大，該現象消失，壁厚開始減??；大波距波紋管的波高容易超出尺寸公差上限，當波距從 4 mm 增大至 14 mm 時，直邊中部波高增大了 1.27 mm，圓角中部波高增大了 0.57 mm，周向波高差值增大了0.78 mm，直線段部分位置波高超出公差上限。
4）降低內壓力和減小模片間距可以有效地將波高調整到公差范圍內且輪廓成形良好，當內壓力降低到 10 MPa 或模片間距減小到 13 mm 時，波距為14 mm 的波紋管周向波高滿足公差要求。
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