中国机械工程：异形排气管多向局部加载液力成形工艺
2024-01-11【作 者】徐勇;李明;夏亮亮;张士宏
【引 言】
近年来，航空航天、核能工程以及汽车工程等行业发展迅猛，对高性能轻量化金属空心构件的需求也日益增多。传统制造技术由于自身的局限性，制约了部分复杂空心构件的高性能制造［1］。 采用液压成形技术实现空心构件的整体制造是一种重要的发展趋势［2-6］。
本文针对带有局部复杂特征的某乘用车异形排气管，设计并开发多向局部加载液力成形工艺及模具。首先，开展不同初始直径管材的弯曲预成形及多向局部加载液力成形的工艺仿真，确定最佳初始管材直径；然后，进行不同液压加载路径的有限元模拟,尤化液力成形的工艺参数;最后，重点分析横向加载和纵向加载
阶段管材的应力应变状态，并结合液力成形实验,研究其对管材壁厚分布的影响规律，最终实现目标零件的整体化精确制造。
【结 论】
(1) 本文对某乘用车异形排气管的成形过程进行了全流程工序的有限元模拟，其中包括管材的弯曲预成形及纵向和横向局部加载液力成形过程，并开展了相关的验证实验。
(2) 由有限元模拟结果可知，随着初始管坯直径D值的增大，管材成形经历破裂、合格、严重起皱的过程。当D值为54 mm时，管材成形效果最佳。
(3) 液压加载路径对成形性能影响显著，有限元模拟结果表明，纵向加载阶段内部液压不宜过大，其值大小为8 MPa时，可避免管材破裂，而横向加载阶段内部液压为48 MPa时，可以有效避免材料折叠现象的发生。
(4)液力成形过程中，管材壁厚并非处于持续减薄状态。在纵向加载阶段,管材壁厚增大现象不明显，而横向加载阶段，冲头的机械力作用可改变材料的应力应变状态，导致管材在变形区内的壁厚增大,该区域最大减薄率由27.43%降为24.65%,从而降低了开裂的风险，显著提高了零件的成形质量。
以下是正文：
