塑性工程学报：工艺参数对双层304不锈钢波纹管液压胀形的影响
2022-04-30【作 者】刘静;王有龙;李兰云;李霄
304 不锈钢由于具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械特性，广泛应用于核能、供热、船 舶、航空航天等许多工业领域［1－2］。双层 304 不锈钢波纹管具有刚度小、柔性补偿量大、疲劳寿命长等特点，在对振动频率和承载能力要求较高的工况下得到了大量应用，成为管路系统的关键部件。
波纹管成形方式包括滚压、旋压、机械胀形、液压胀形等，其中液压胀形工艺中管坯受压均匀，减薄量适中，并且能够满足高效、高精度的要求，已成为金属波纹管精确塑性成形的重要方式［3］。然 而，双层金属波纹管液压胀形是材料非线性、几何非线性、边界条件非线性的物理过程，并且成形时内外层管材之间存在接触行为，应力复杂。多工艺参数耦合作用和复杂动态接触边界条件等特征使得其成形规律非常复杂，工艺参数设置不当极易引起壁厚过度减薄、破裂、充填不足等缺陷。因此，深入分析并揭示工艺参数对双层 304 不锈钢波纹管液压胀形变形行为的影响对实现双层波纹管精确成形具有重要意义。
本文基于 ABAQUS 软件平台建立了双层 304 不锈钢波纹管液压胀形有限元模型，分析了波纹管的变形特征，研究获得了工艺参数对波纹管液压胀形的影响规律，为双层金属波纹管液压胀形研究奠定了基础。
【结 论】
1、 双层 304 不锈钢波纹管成形后内层的减薄量大于外层，胀形后各个波纹高度有偏差; 影响双层波纹管液压胀形壁厚减薄和胀形高度的主要工艺参数为内压力和模具行程，挤压速度对壁厚和波高影响较小。
2、内压力和模具行程增大，最大壁厚减薄率和胀形高度均线性增大，且内外层壁厚差值增大;过大的内压和挤压速度会导致波高不均匀性增大。
3、最大壁厚减薄率受内压力的影响远大于受模具行程的影响，对于成形大波高的波纹管，为了降低壁厚减薄，可以采用适当增大模具行程的方式来实现。
4、在最大内压力不变条件下，降低起波阶段内压力有利于减小波纹管的减薄率; 在总轴向进给量不变条件下，成形初期的轴向进给可减小波纹管的减薄率。
以下是正文：
