金属成形工艺：等边双圆锥台壳体端部约束胀形的实验研究
2023-07-10【作 者】滕步刚;苑世剑;王仲仁;董建令
球形容器的整体无模液压成形工艺是一种无需模具和压力机的柔性成形工艺，该技术自1985年提出以来[1]，已在工业生产中得到广泛的推广和应用，目前用该技术制造的球形容器最大直径达9.4m，最大壁厚达24mm。
无模胀球是一种内外皆无约束的自由胀形，它有一定的局限性。等边双圆锥台壳体的自由胀形过程中，在赤道环焊缝处产生皱纹，而且采用提高内压的方法不能消除，同时皱纹的高度随内压的增加而增大[2,3]。其主要原因是壳体在整体胀形过程中在趋圆弯矩和弯曲内力的作用下，在赤道环焊缝处产生环向压应力。内压越大，环向压应力越大。当壳体内压达到一定值时，赤道环焊缝产生失稳变形。这种变形受到附近母材的牵制，同时赤道环焊缝的失稳变形也将影响附近母材的变形。当赤道环焊缝产生失稳变形时，不可避免地要牵动其附近的母材—道变形而形成皱纹。
文中分析了等边双圆锥台壳体自由胀形过程时的受力情况，提出了壳体的内约束无模液压胀形工艺，通过在壳体内加通管约束来限制两极较大的位移变化而引起的在赤道处产生较大的环向压应力，以防止起皱的发生，从而来解决自由胀形时的失稳起皱问题。
【结 论】
通过在壳体内加通管约束来限制两极的位移，从而降低由于两极较大的位移变化而引起的在赤道处产生较大的环向压缩变形，球壳端部约束胀形工艺避免了等边双圆锥台壳体自由胀形时所产生的不可克服的起皱现象，尽管用此工艺成形时，在变形初期赤道附近环向应变表现为压应变，但最终随着内压的增大，此环向应变转变为拉应变，在整个胀形过程中壳体没有发生任何失稳起皱现象。
以下是正文：
