单侧双排四通管挤胀成形试验研究

摘要

管材内高压胀形技术经过几十年的发展，其成形机理研究和制造工艺研究有了较大的进展。与冲压焊接的传统工艺相比，管材使用内压胀形成形的产品具有比强度高、比刚度高、应力集中更小、材料流动性更好、壁厚分布更均匀、成形极限更高等特点。
　　空调冷凝管属于并排多支管，使用传统焊接工艺加工时存在焊接曲面过渡不平滑、表面质量较低、应力集中较大、焊缝质量不稳定、冷凝管使用寿命不长等问题。利用内压胀形的方法成形空调冷凝管可改善上述缺点。单侧双排四通管属于并排多支管的一部分，研究单侧双排四通管的内压胀形规律对研究并排多支管的成形具有重要意义。本文从理论分析和试验研究的角度研究单侧双排四通管的挤胀成形，探究多种工艺参量对成形的影响规律，为探索成形出更高支管的工艺提供参考。
　　首先，对单侧双排四通管成形进行力学分析。在忽略厚向应力的前提下，描述单侧双排四通管的塑形条件，分析成形初始阶段两支管外侧、内侧、成形区的应力应变状态，分析成形中期两支管外侧、内侧、成形区的应力应变状态，针对进行试验的管材所需内压力和进给力进行估算。
　　其次，为成形试验做准备，搭建成形试验平台。对比多种成形模具设计方案，选择使用千斤项进行轴向加载的方案，并对成形装置进行设计与制造。之后进行进给力测量与记录平台的搭建，选择进给力测量装置，并进行测量与记录的实现。使用液压油缸提供背压力并设计液压系统。
　　最后，进行试验研究。介绍单侧双排四通管成形试验过程常见的缺陷，并分析缺陷成因。对比胀形介质润滑脂和工业橡皮泥，润滑脂密封性差，成形中间阶段不易控制其量，工业橡皮泥则可以。分析单侧双排四通管成形时的金属流动规律，靠近支管处周向应力加大，材料流动曲线指向支管，靠近支管处流动曲线的曲率增大。经测量，壁厚最厚处为主管靠近进给冲头凸台端面处，最薄为支管顶端内侧圆角处。从试验的角度分析摩擦条件、热处理温度、管胚长度、背压力、背压冲头预留量、加载路径等工艺因素对成形的影响。试验结果表明，有润滑时成形效果更好;热处理温度为450℃时管材成形极限更高;较短的管胚成形时支管成形极限更高;背压力越大，支管高度越小，背压冲头预留量对支管高度、进给量、壁厚的影响都不显著;加载路径对支管高度的影响大，补料程度增加，支管高度显著增加。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 管材胀形的基本原理及特点

1．3 管材内压胀形目前的研究成果

1．3．1 国外研究成果及趋势

1．3．2 国内研究成果及趋势

1．4 课题来源、研究内容及研究方法

1．4．1 课题来源

1．4．2 课题研究内容及创新点

1．4．3 课题研究方法

1．5 本章小结

第二章 单侧双排四通管成形力学分析

2．1 引言

2．2 管材变形力学条件

2．3 成形初始阶段的力学分析

2．3．1 外侧主管力学分析

2．3．2 内侧主管力学分析

2．3．3 成形区力学分析

2．4 成形中期的力学分析

2．4．1 外侧主管应力应变分析

2．4．2 内侧主管应力应变分析

2．4．3 支管顶端应力应变分析

2．4．4 支管侧壁应力应变分析

2．5 内压和进给力的估算

2．6 本章小结

第三章 成形试验平台搭建

3．1 引言

3．2 成形装置与模具设计方案的对比

3．3 进给力测量装置及测量方法

3．3．1 进给力测量装置

3．3．2 进给力记录与保存软件实现

3．4 背压力测量装置及测量、控制方法

3．5 壁厚测量装置及测量方法

3．6 本章小结

第四章 成形试验安排及结果分析

4．1 引言

4．2 胀形介质的对比选择

4．3 热处理条件对成形的影响分析

4．4 不同摩擦条件的影响分析

4．5 管胚长度对成形的影响分析

4．6 背压力、平衡冲头预留量、进给量对成形的影响分析

4．7 不同加载路径对成形的影响分析

4．8 轴向进给力与进给量的关系

4．9 管材胀形主要失效形式

4．9．1 破裂

4．9．2 起皱

4．10 金属流动规律

4．11 壁厚分布情况

4．12 本章小结

总结与展望

参考文献

声明

致谢