【技術實現步驟摘要】
一種不銹鋼焊管內高壓成形缺陷研究方法
[0001]本專利技術涉及不銹鋼焊管領域，特別是一種不銹鋼焊管內高壓成形缺陷研究方法。
技術介紹
[0002]目前，管材液壓成形技術在航空、航天和汽車制造業得到了愈來愈廣泛的應用，利用該工藝生產的各種空心變截面管件使結構更具輕量化。以汽車底盤結構件為例，由于不同部位承擔載荷不同，因此各部分強度、剛度的要求不同。對于強度和剛度要求高的部位，可以通過改變截面形狀和尺寸或采用較高強度材料提高截面模量和抗彎、抗扭性能。
[0003]為了在增加構件承載能力的同時，不過多增加構件的質量，可以有兩種方法：一是可以將其設計成變厚度構件，即在需要較高強度和剛度的部位，采用較大的厚度，在承載較小的部位，采用較小的厚度。例如制造汽車零件時，根據載荷分布情況來設計零件壁厚，可使零件重量減輕33％。二是可以采用不同密度的材料制造異種材料拼焊結構件，如將鋁合金與鋼焊接，在強度要求高的部位采用高強度材料，在承載小的部位采用鋁合金等低密度低強度材料。
[0004]因此，為了減少不銹鋼焊管內高壓成形過程中缺陷的產生，需要對其生產過程中產生這些缺陷的原因進行分析，探究脹形過程中缺陷的形成機理及成形關鍵技術。探索管件液壓成形技術涉及到的管坯材料參數、工藝參數控制、模具條件參數等因素的影響規律，通過建立一種能夠準確預測其內高壓成形全過程的有限元分析模型，提出工藝改進措施，解決管件成形缺陷，大幅度提高生產效率和成品率，提高企業經濟效益。
技術實現思路
[0005]本部分的目的在于概述本專利...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種不銹鋼焊管內高壓成形缺陷研究方法，其特征在于：包括，根據材料參數和工藝參數分析成形因素；建立管材數學模型，對管材內高壓成形過程進行受力分析，包括管壁力學分析、單元體受力分析、最大內應力、開裂壓力以及應力應變分析；針對成形過程中產生的問題進行研究；采用有限元分析軟件對內高壓成形過程進行數值模擬，對有限元模擬出的加載路徑及參數進行試驗驗證，并通過試驗結果對工藝參數進行完善。2.如權利要求1所述的一種不銹鋼焊管內高壓成形缺陷研究方法，其特征在于：所述管壁力學分析包括：假設在管材成形的各個階段均可認為管材坯料的體積不可壓縮，即：ε
θ
+ε
L
+ε
t
＝0式中：εθ、εL、εt、分別代表環向應變、軸向應變與徑向應變；厚度與半徑之比t0/r0<<1(t0，r0分別代表管坯的初始厚度與初始半徑)，假設厚度方向上的應力、應變均勻分布，且垂直于管壁的徑向應力σt＝0；假設脹形過程中，脹形區中間的單元體的應力應變關系滿足硬化冪指函數：式中：σ、ε分別代表變形過程中的等效應力、等效應變，n是材料的硬化指數，K是材料的強度系數；假設管材是連續性介質，整個管壁厚度均勻，無應力突變點，管坯中性面滿足連續性要求，采用薄殼理論進行分析；假設管材各向同性，即塑性異性指數R＝1。3.如權利要求2所述的一種不銹鋼焊管內高壓成形缺陷研究方法，其特征在于：所述單元體受力分析，包括：液壓成形內壓力和軸向力的表達式：液壓成形內壓力和軸向力的表達式：4.如權利要求1所述的一種不銹鋼焊管內高壓成形缺陷研究方法，其特征在于：所述最大內應力包括：建立平衡方程可得：式中t為管材的厚度，可見，這時如果增大內壓力而軸向壓力F
L
保持不變，將會造成加載失穩，管材在部分成形區凸肚處可能因應力集中，而沿母線迅速產生溝槽進入集中失穩后
開裂，因此，當分散性失穩發生時，環向承載能力(σ
θ
t)達到d(σ
θ
t)＝0，此時所能施加的最大內壓力即為脹形最大壓力P
c
；設軸向應力σ
L
和環向應力σ
θ
的比值σ
L
/σ0＝α內高壓成形時，管材兩端的推頭向內擠壓，軸向力為正壓力，α的取值范σθ圍
?
1≤α≤1，在實際內高壓成形過程中，由于軸向進給的存在，應力狀態在不同階段變化巨大，需要軸向進給和內壓力的相互配合，一般來說，隨著成形過程的深入，α將逐漸由負向正增加；對于管材內高壓成形的理想狀態，r
L
＞＞r
θ
，得出脹形壓力形壓力5.如權利要求1所述的一種不銹鋼焊管內高壓成形缺陷研究方法，其特征在于：所述開裂壓力純脹形時的開裂壓力P
b
可以用下式計算式中：σ
b
——材料的抗拉強度(MPa)。6.如權利要求5所述的一種不銹鋼焊管內高壓成形缺陷研究方法，其特征在于：所述應力應變分析包括：根據應力增量理論得到：式26表明，厚向應變增量是由周(環)向應力和軸向應力共同決定，若σ
θ
+σ...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳金虎，
申請(專利權)人：蘇州事達同泰汽車零部件有限公司，
類型：發明
國別省市：
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