低碳钢薄壁焊管液压胀形行为

发布时间：2020-06-13 06:10

【摘要】：为了研究焊管液压胀形过程的变形行为,在管材胀形性能测试系统上进行了不同长径比条件下低碳钢(STKM11A)薄壁焊管的胀形实验,获得了焊管的壁厚分布规律、胀形区轮廓形状、极限膨胀率和应变分布规律。结果表明:管材焊缝区的减薄率仅为2.4%~5.5%,等效应变仅为0.05~0.10,变形程度相对母材区较小,主要发生几何位置移动。环向壁厚的最薄点位于以焊缝为中心的对称两侧士30°位置处。随着胀形区长度增大,管材破裂压力、减薄量、极限膨胀率均发生减小,胀形区轮廓逐渐偏离椭圆形,当长径比达到2.0时,已不再适合用椭圆函数描述。此外,胀形区长度增大过程中,管材从双拉向平面应变状态发生转变,在此基础上建立了焊管的成形极限图。
【图文】：

壁厚分布,胀形,实验原理,管材胀形

％逦２８．邋７７逦１７．３５逡逑焊缝线的方位不会影响管材的成形性能＇逦ａｌｅ逦ａＨ逡逑为了深人研究焊接管材的自由胀形行为，利用低碳逡逑钢ＳＴＫＭ１１Ａ焊管进行自由液压胀形实验，研究不同长逦１．２实验装置与方案逡逑径比条件下焊接钢管的破裂压力、壁厚分布、胀形区轮逦利用哈尔滨工业大学液力成形工程研究中心研制逡逑廓以及应变分布等变形规律，为焊接管材内高压成形在逦的ＴＨＦ－１６０／５０管材胀形性能测试系统进行焊接钢管逡逑汽车领域以及航空航天领域的广泛应用奠定基矗逦液压胀形实验，如图２邋（ａ）所示。图２邋（邋ｂ）为管材液压胀逡逑．．．逦＇逦（ｂ）邋逦ｎ邋Ｂｕｌｇｉｎｇ邋ｌｅｎｇｔｈ邋Ｌ０邋口逦逡逑Ｉ邋Ｉ逦Ｍ逦Ｄｉｅ逦Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ邋ａｔ邋ｔｈｅ逡逑ｉｎｉｉ厂ｉ逦＾逦＇逦ｌｎｉｔ，\lＩ逡逑ＬＬ邋Ｌ逡逑图２胀形实验装置及实验原理（ａ）管材胀形性能测试设备；（ｂ）胀形实验原理及参数定义逡逑Ｆｉｇ．邋２邋Ｔｒｕｅ邋ｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎ邋ｃｕｒｖｅｓ邋ｏｆ邋ｔｕｂｅｓ邋ａｌｏｎｇ邋ｔｈｅ邋ａｘｉａｌ邋ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ逡逑（ａ）邋ｔｕｂｅ邋ｈｙｄｒｏｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙ邋ｔｅｓｔｉｎｇ邋ｕｎｉｔ邋；（邋ｂ）ｐｒｉｎｃｉｐａｌ邋ｏｆ邋ｂｕｌｇｉｎｇ邋ｔｅｓｔ邋ａｎｄ邋ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ逡逑

壁厚分布,壁厚分布,管材,环向

７４逦材料工程逦２０１７年１月逡逑形的原理示意图，管材两端采用锥形冲头，同时起到密逦２．１壁厚分布逡逑封内压与固定管材端部运动的作用，使胀形区无轴向逦图４是不同长径比条件下胀形区最高点处截面的逡逑补料。逦环向壁厚分布。由图可以发现，焊缝处在胀形过程中逡逑实验时采用的模具圆角半径为５ｍｍ，分别对不同邋基本没有发生减薄，减薄率仅为２．邋４％？５．邋５％，只是逡逑胀形区长径比（Ｌｏ／Ｄ，，）的管材进行胀形实验，实验过程逦随着母材区域的膨胀而发生几何位置的移动。环向壁逡逑中采用的胀形区长径比分别为１．邋２，１．４，１．邋６，１．８，２．邋０邋厚的最薄点位于焊缝的两侧，这是由于在胀形的过程逡逑和３．０。实验过程中对管材内部的液压以及胀形区最高逦中，焊缝处变形量很小，对于母材区域相当于是一个刚逡逑点处的胀形高度进行实时测量。待实验完成后，测量管逦性的约束，在母材与焊缝的过渡区域的变形不协调容逡逑材的环向壁厚分布、轴向轮廓形状、应变分布等。逦易导致在这个区域发生局部减薄，所以环向壁厚的最逡逑薄点位于以焊缝为中心的对称两侧土邋３０°位置处。逡逑２邋结果与分析逦此外，从图４还可以看出，随着胀形区长度的增逡逑加，母材区和焊缝区的管材的减薄量呈逐渐减小的趋逡逑图３为不同长径比条件下进行液压胀形得到的邋势。这是由于随着管材胀形区长度的增加，管材越接逡逑ＳＴＫＭ１１Ａ焊接钢管。由图３可以发现．破裂位置全逦近于无限长管材的胀形，也就越接近于平面应变状态。逡逑部位于靠近焊缝的母材区域，裂缝均沿轴向，个别管材在之前的关于板料成形极限的研究中，成形极限曲线逡逑还在焊缝的另一侧发生了颈缩现象，，属于强组配焊接逦Ｆ邋ＬＣ在平面应变状态时处于最低点，成形

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