机械设计与研究：基于液压胀形的直焊缝管力学性能测试方法
2023-03-30【作 者】许长宝;赵亦希;陈新平;陈庆欣;徐祥合;王武荣
【前 言】
管件液压胀形是通过内部加压和轴向加力补料使管坯外壁与模具型腔内表面完全贴合的过程，采用液压胀形技术所制造的汽车零件具有质轻、刚 度 和强度高、耐撞性好等优点，该技术在汽车工业界中主要应用与副车架、车顶纵梁、保险杠等梁类零件的加工［1 － 3］。实际工业生产中，与 无 缝 管 相比，焊管具有成本低、壁厚均匀等优点，已成为液压胀形产品的主要原材料［4］。管材的材料性能是液压胀形产品选材、有限元仿真及工艺设计的基础。目前，在管件液压成形数值模拟和工艺设计中所使用的材料性能大多为通过对应板材标准试样的单向拉伸测量得到的［5］。由于焊管由板材经过辊压和焊接而成，在此过程中，材料性能发生很大变化，因而用板材材料性能来评价液压胀形产品成形性能的精度大大下降，甚至会影响材料选择及工艺设计的合理性。随着液压胀形技术的广泛应用，国内外学者对如何准确评价管材材料性能展开了研究。Pavlina 等［6］结合理论分析和实验研究，建立了双相钢焊管应力 － 应变关系，但所用焊管经过热处理，使焊缝性能与母材性能相同，管材制造成本高;杨 连 发 等［7］通过直接对焊管切取标准试样进行单向拉伸实验，并结合经验公式分析了焊管的材料性能，但由于单向拉伸时的受力状态和液压胀形时的不同，用单向拉伸实验的结果不能准确的反应胀形时材料的应力 － 应变关 系。评价焊管力学性能的方法需要进一步研究改进。
下面将通过理论分析，结合自由胀形，测试出焊管母材力学性能参数;再结合文献［8］中的方法，测试出焊缝、热影响区的力学性能，并应用于方形焊管液压成形过程的数值模拟，仿真结果与试验结果相吻合。
【结 论】
(1) 通过直缝焊管胀形受力分析，结合自由胀形实验，测试出母材力学性能参数;结合单向拉伸和混合准则法，可确定焊缝以及热影响区材料的力学性能参数。
(2) 建立方形零件液压胀形仿真模型，预测零件贴模量和厚度分布，仿真结果与试验结果吻合良好，证 实 了 该 焊 管胀形力学性能测试方法的正确性。
(3) 仿真和实验结果可知，方形零件焊缝一侧贴模量较大，表明焊接区和母材性能差异导致邻近焊缝的母材变形量增大。
以下是正文：
