机械工程学报：差厚拼焊管胀形减薄率不均匀性分析
2022-01-14【作 者】初冠南;刘钢;苑世剑;刘伟
【摘 要】结合有限元数值模拟和试验,研究差厚拼焊管胀形减薄率分布规律,并从应变状态和应变历史角度分析减薄率不均匀性产生的原因,进而研究厚度比、长度比及硬化指数n对减薄率分布的影响。结果表明差厚拼焊管胀形时薄、厚管不同部位始终处于不同的轴向应变状态,导致在发生相同的环向应变时,厚向应变分布不均。厚管愈靠近焊缝区域减薄率愈小,薄管愈靠近焊缝减薄率愈大。厚度比和硬化指数n对壁厚分布影响明显,厚度比越大、n值越低,胀形后薄、厚管的壁厚差越大;但厚度比影响主要集中在焊缝附近,n值影响整个胀形区的壁厚分布。
【前 言】
内高压成形技术近年来在航空、航天和汽车制造业得到了愈来愈广泛的应用，利用该工艺生产的各种空心变截面管件既节省材料又能充分利用材料的强度和刚度。但由于零件不同部位变形程度存在差异，往往导致一定的壁厚不均。为保证成形后零件各区域都满足壁厚要求，初始管坯的壁厚须保证成形后零件最薄处满足设计要求，从而造成其他部位材料的浪费，零件重量的增加。对于大截面差零件，为保证膨胀区的成形，避免膨胀区过度减薄，内高压成形过程须严格控制加载路径，工艺控制难度较大；另外，对于多处变径、轴线长度大或轴线弯曲的零件，轴向补料往往无法实现。
【结 论】（1）拼焊管内高压成形焊缝附近存在减薄率的突变。厚管上越靠近焊缝减薄率越小，薄管上越靠近焊缝减薄率越大。
（2）长度比对减薄率分布影响较小，厚度比和n值对减薄率分布影响较大。厚度比的影响主要集中在焊缝附近，硬化指数n影响整个胀形区的减薄率分布。
（3）随着厚度比增大，焊缝附近薄管易发生局部减薄，壁厚均匀性降低，当硬化指数n较高时，胀形后壁厚均匀性较高。
以下是正文：
