【摘 要】
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对于矩形风机管道、空冷机透平出口等所使用的矩形轮廓金属波纹管,相对于传统圆柱形波纹管,存在着显著的周向形状及轮廓变化（圆角、直线段）,且圆角段材料的流动困难、变形抗力远超过直线段,液压成形后的矩形波纹管的圆角段波高难以满足要求。所以,为了充分发挥传统液压成型工艺的自身优点,就有必要在已有液压胀形工艺技术基础上加以进一步技术发展,以便于有效解决传统矩形波纹管成形加工中的技术难题。因此,本文提出了两种
【基金项目】
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国家自然科学基金研究项目,No.51875456；
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对于矩形风机管道、空冷机透平出口等所使用的矩形轮廓金属波纹管,相对于传统圆柱形波纹管,存在着显著的周向形状及轮廓变化（圆角、直线段）,且圆角段材料的流动困难、变形抗力远超过直线段,液压成形后的矩形波纹管的圆角段波高难以满足要求。所以,为了充分发挥传统液压成型工艺的自身优点,就有必要在已有液压胀形工艺技术基础上加以进一步技术发展,以便于有效解决传统矩形波纹管成形加工中的技术难题。因此,本文提出了两种矩形波纹管液压成形新思路,即分步液压成形技术和电辅助液压成形技术,以矩形波纹管为研究对象,采用有限元模拟与实验相结合的方法,进行了系统的研究。主要研究内容与结果如下:基于分步液压成形有限元模型,揭示了矩形波纹管液压成形过程中管坯材料的变形行为,研究了工艺参数对矩形波纹管成形质量指标的影响规律。结果表明,一次起波内压力、二次起波内压力、模片间距的增加都会导致波高的增大,而摩擦系数对矩形波纹管成形质量（壁厚减薄、波高）的影响相对较小。利用虚拟正交实验,优化确定了矩形波纹管分步液压成形的工艺参数组合为:一次起波内压力为12MPa,二次起波内压力为10MPa,模片间距为14.7mm。基于单向拉伸实验,研究了电流参数对变形材料的力学性能和微观组织演化规律的影响。结果表明:脉冲电流明显降低了合金的再结晶开始温度,且随着电流密度的增加,提高了相的尺寸及析出速度,当电流密度为32A/mm~2,通电时长为90s时,合金则会发生较大程度的再结晶。利用矩形波纹管电辅助液压成形有限元模型,研究了不同电流参数对矩形波纹管成形质量的影响规律。结果表明:电流密度的进一步增加会使得圆角段的波高得到明显的改善,且满足目标波高的公差尺寸范围;经过电处理后的矩形波纹管的等效应力分布整体上都要小于一次成形后的等效应力分布。
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