金属学报：管材自由胀形时胀形区轮廓形状的影响因素
2023-02-07【作 者】林艳丽;何祝斌;苑世剑
内高压成形是一种利用管材制造空心变截面复杂零件的先进成形方法.基本工艺是向管材内部通入高压液体并在管材两端施加一定的轴向位移，使管材发生变形并最终贴合模具成形为所需零件[1,2].准确测试和评价管材的力学性能是制定成形工艺和参数的基础，也是提高内高压成形数值分析精度的关键[3]。
对于利用板材卷焊生产的管材，如果忽略板材本身的面内各向性能差异，并且不考虑卷曲过程对性能的影响，则可用原始板材的单向拉伸性能作为管材的力学性能.但是对于直径较小的管材，板材卷曲过程中将发生明显的塑性变形和加工硬化，这对环向性能的影响更为显著.如果用初始板材的性能代替环向性能，必将带来较大的误差。
不同的学者提出不同的轮廓线形状假设并给出了应力一应变曲线的计算方法.但是针对所建立的模型并没有深入系统地研究不同管材胀形区长度和约束模具圆角半径对应力一应变曲线的影响，而实践表明，采用不同的胀形区长度和约束模具圆角半径得到的应力一应变曲线是有差异的。
本文采用椭圆函数描述胀形时管材中间自由胀形区的轮廓形状，通过理论分析得出椭圆形状的主要影响因素及对测得的应力一应变曲线的影响，并进行实验验证。
【结 论】
(1)管材胀形区长度和约束模具圆角半径是影响中间胀形区轮廓线形状的主要因素。
(2)采用椭圆描述管材中间自由胀形区轮廓线形状，当约束模具圆角半径一定时，椭圆的长短半轴之比随胀形区长度增加呈线性增加，胀形区轮廓形状更接近于长椭圆。
(3)当胀形区长度一定，椭圆的长短半轴之比随约束模具圆角半径增加而逐渐减小，胀形区轮廓形状从长椭圆变化为圆再变为扁椭圆。
(4)由SPCC低碳钢管自由胀形得到的等效应力-应变曲线随胀形区长度和约束模具圆角半径的不同而不同，但都低于单向拉伸结果.胀形区长度越小，模具圆角半径越大，差别越明显。
以下是正文：
