精密成形工程：结构尺寸对316L矩形波纹管液压胀形的影响
2023-10-28【作 者】陈立强;刘静;刘健;李兰云;葛前;左星煜
【前 言】
金属波纹管由于具有较好的柔性、热补偿能力及机械性能而被广泛应用于核电、石化、船舶和航空航天等工业领域[1-5]。波纹管截面形状多样，在矩形风机管道、空冷机透平出口等处所使用的波纹管为矩形轮廓金属波纹管。
从上述研究可以发现，目前对于波纹管的研究主要集中在圆形波纹管的制造以及成形参数对其质量的影响规律等方面，而对矩形波纹管的相关研究较少，且结构尺寸对矩形波纹管成形的影响尚不明确。因此，文中基于 ABAQUS 软件平台建立不同结构尺寸（长宽比、圆角半径和波距）的矩形波纹管液压胀形有限元模型，在此基础上开展结构尺寸对成形质量的影响研究，该研究对揭示矩形波纹管变形特征、提升矩形波纹管制造水平具有重要价值。
【结 论】
1）长宽比越大，长边减薄率越小，短边与圆角段的壁厚减薄率变化不明显；长宽比对波高的影响可以忽略，不同长宽比矩形波纹管的成形规律相似，直线段的轮廓往往大于设计值，圆角段的轮廓小于设计值。
2）增大过渡圆角半径能够增大圆角段的波高，降低直线段的波高，使得各段波高靠近目标值；过渡圆角半径对短直边波高的影响大于长直边，当圆角半径为 35 mm 时，圆角段波高为 9.7 mm，与设计值相差 0.3 mm；过渡圆角半径越大，圆角段壁厚减薄率的峰值越小，圆角段的成形轮廓越贴近设计值。
3）波距对波纹管壁厚减薄率影响显著，波距较小时，圆角段与直线段的波峰均有增厚现象，随着波距的增大，该现象消失，壁厚开始减薄；大波距波纹管的波高容易超出尺寸公差上限，当波距从 4 mm 增大至 14 mm 时，直边中部波高增大了 1.27 mm，圆角中部波高增大了 0.57 mm，周向波高差值增大了0.78 mm，直线段部分位置波高超出公差上限。
4）降低内压力和减小模片间距可以有效地将波高调整到公差范围内且轮廓成形良好，当内压力降低到 10 MPa 或模片间距减小到 13 mm 时，波距为14 mm 的波纹管周向波高满足公差要求。
以下是正文：
