现代机械：加载路径对液压胀形管材成形性能的影响
2023-02-18【作 者】吴丛强;杨连发;何玉林;毛献昌;陈奉军
【前 言】
管材液压胀形是指在高压液体介质的作用下使管材沿径向扩张的成形工艺[1] 。该工艺可以成形形状复杂 、重量轻、刚度好的零件 ，在汽车工业中得到了较广泛的应用。
加载路径对管材液压胀形过程及零件质量等有较大的影响。加载路径是指液压胀形时内压力P与管端的轴向载荷F或轴向位移S的关系曲线[2]，如图 1所示。内压力使管材的胀形区外径增大 ，壁厚减薄 ；而轴向载荷使材料向成形区流动，减缓壁厚减薄。当内压力加载过快，则会出现破裂缺陷；反之会出现屈曲和起皱缺陷。故内压力和轴向载荷的合理匹配是影响管材成形性能的关键因素。
合理的加载路径不仅可以提高管材的成形能力(如使管材的壁厚分布均匀 、胀形高度大、材料贴模性好 )，还可以提高成形管件的质量和降低对成形设备的要求。所以 ，研究管材液压胀形的加载路径具有理论意义及实用价值 ，目前成为了研究热点。
【研究加载路径拟解决的问题】
在管材液压胀形过 程中，影响管材成形性能的因素很多 ，其中加载路径 的影响最为显著。人们提 出了一些加载路径并对它们进行 了实验研究和数值模拟分析，但由于对管材胀形特点及变形规律的尚未十分清楚 ，影响了对加载路径的系统 、深入研究。经过推断 ，认为围绕管材液压胀形的加载路径的研究将在如下几个方向展开 ：
1)用于液压胀形的管材性能参数、本构关系和成形中的摩擦系数等对成形过程有着非常重要的影响，也影响有限元数值模拟的精度 。准确确定这些参数是深入研究加载路径的基础。
2)管材液压胀形 中模具与管材问的摩擦力大小与成形缺陷的出现与否 、出现时刻等有重要关系 ，故合理的加载方式要能减小成形摩 擦力 、避免出现死皱 、控制成形缺陷出现时间。
3)在不同的成形阶段 ，内压力和轴向载荷对管材成形性能的影响规律不同 ，目前多数是基于实验得到的规律 ，如何建立它们之间的关 系模型，是从理论角度深入分析、优 化加 载路径的前提。
4)复杂加载路径通常需要在高精度的数控机械上实现 ，该类设备的软硬件部分一般较复杂 ，制造、使用和维护的成本很高 ，从而制约 了加载路径优化的实验研究和该技术的推广 ，故开发能实现各种复杂加载路径 ，而结构简单 、经济实用的实验装置是目前要努力的方向。
以下是正文：
