华中理工大学学报：大变形多通管挤压胀形介质的研究
2023-03-02【作 者】杨雨春;夏巨谌;胡国安
多通管的制造工艺目前还主要是铸造、焊接、锻造和机加工等，金属损耗大，产品质量低，生产率低，生产成本高．若能由管坯塑性加工成形，无疑具有明显的优点．但工程中所需的多通管，若由无缝管一次加工成形，则变形量大，成形非常困难．这项研究的核心在于成形极限，关键点则是胀形介质的选取和工艺力间的匹配关系。
【实验研究】
对多通管挤压胀形实验装置的要求是能提供合模力、一对挤压胀形力和平衡力，并能保证精度要求 （ 特别是挤胀冲头的位置同步运动精度和模具的尺寸精度及装配精度） 、力和速度均可调．为此，制造了一副多通管挤压胀形通用模架和一套平面框架式多向液压挤压机构，在1MN 油压机上用外径为 φ16mm、内径为 φ14mm 的 T UP 退火紫铜管坯进行了实验．实验中采用橡胶、尼龙、铅、黄油、蓖麻油等为胀形介质，用弹性挤胀所得到的长径比不到2，而塑性体及流体则达到3．6以上，且表面质量较好，如图1（ e）。
由实验所获得的典型失稳样品，如图 4所示，三通管挤压胀形中支管端部和过渡区是最容易破裂的位置，在这些区域应力应变呈复杂状态．图4中，（ a） 为平衡力过大而合模力相对较小，金属不能向支管区域转移，在凹模的分模面上形成飞边；（ b） ，（ d） 及 （ f） 没有施加平衡力，长径比小于1就破裂；（ c） 摩擦力过大在支管区破裂；（ e）在成形过程中介质泄漏而产生折叠；（ g ） 则是平衡力及合模力均较大，不能形成支管，而在交汇区域破裂；（ h） 为自由胀形，在支管区域刚形成凸起即破裂．三通管挤压胀形的压力-行程曲线如图5所示，可分为三个区域：自由胀形区、挤压胀形区和稳定变形区，各区的力比理论分析的结果要大一些［1］。实验获得的三通管支管高度为57．8mm，长径比达到3．6，此时的平衡力为20kN，挤胀力为78kN，最大应变强度按理论分析已达379％．笔者目前还正在利用有限元进行更为深入的研究，以便探讨成形基理，使这项技术早日成熟，转化为实际生产力。
以下是正文：
