背壓對(duì)并列雙支管內(nèi)高壓成形 充模能力與壁厚的影響

摘要：為了探究并列雙支管內(nèi)高壓成形過(guò)程中管件成形性能，本文采用數(shù)值模擬方法研究了背壓對(duì)管件充模能力以及壁厚的影響。結(jié)果表明：在最大內(nèi)壓和軸向進(jìn)給量不變的情況下，相比無(wú)背壓沖頭的加載路徑，具有背壓加載路徑的并列雙支管的充模能力提高5.6%，支管頂部最大減薄率降低39%，有效防止了管件破裂。背壓加載路徑有效提高管件的充模能力和延緩壁厚減薄，從而提高管件成形性能。隨著背壓沖頭后退速度增加，并列雙支管的充模能力基本不變，最大減薄率和支管高度增大。

【作者】陳名濤, 肖小亭, 郭衡, 童江槐, 溫劍平

近20 年來(lái)，內(nèi)高壓成形工藝廣泛應(yīng)用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)管件的生產(chǎn)， 主要通過(guò)對(duì)管坯施加內(nèi)壓和軸向進(jìn)給進(jìn)行管件成形， 其具有傳統(tǒng)成形工藝無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)：輕量化、成形質(zhì)量高、成形工序少以及節(jié)約成本等[1-3]。因此，越來(lái)越多的多通管類零件采用內(nèi)高壓成形工藝進(jìn)行一體化成形， 以保證零件質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的輕量化。加載路徑（內(nèi)壓、軸向進(jìn)給匹配關(guān)系） 作為多通管內(nèi)高壓成形工藝最重要的工藝參數(shù)之一，直接影響零件成形質(zhì)量，因此許多學(xué)者進(jìn)行加載路徑對(duì)多通管內(nèi)高壓成形工藝影響的研究。Huang 等[4]采用自適應(yīng)支持向量回歸進(jìn)行三通管內(nèi)高壓成形的加載路徑優(yōu)化， 為工程人員提供加載路徑合適的最優(yōu)解。Ghosh 等[5]對(duì)多通管進(jìn)行分類，建立其相對(duì)應(yīng)的互動(dòng)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)， 并采用多維樣條插值方法進(jìn)行不同類別的多通管內(nèi)高壓成形加載路徑的預(yù)測(cè)， 有效地節(jié)約了模擬和實(shí)驗(yàn)時(shí)間。Hwang等[6]采用背壓加載路徑進(jìn)行三通管內(nèi)高壓成形實(shí)驗(yàn)，研究結(jié)果表明，相比沒有背壓的加載路徑，采用背壓沖頭成形支管高度提高20%。PengJY 等[7]采用多段式?jīng)_頭改變導(dǎo)向區(qū)內(nèi)壓分布，進(jìn)行Y 型管內(nèi)高壓成形實(shí)驗(yàn)，通過(guò)減小摩擦力提高材料的流動(dòng)性，改善壁厚均勻性和減薄率。

相比T 型三通管、Y 型管， 并列雙支管結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其兩個(gè)支管在同一側(cè)并列分布，支管內(nèi)側(cè)無(wú)法得到補(bǔ)料，導(dǎo)致成形難度增大。章凱等[8]采用有限元方法進(jìn)行單側(cè)雙排四通管內(nèi)高壓成形壁厚與補(bǔ)料規(guī)律的研究， 但并未研究不同背壓加載路徑對(duì)壁厚分布的影響規(guī)律。溫華典等[9]進(jìn)行多支管內(nèi)高壓成形缺陷的研究，以提高支管高度為目標(biāo)，提出了相應(yīng)的解決方案， 但未從加載路徑角度揭示其缺陷形成的原因。

因此， 為了探究背壓加載路徑對(duì)并列雙支管內(nèi)高壓成形性能的影響規(guī)律， 采用數(shù)值模擬的方法進(jìn)行不同背壓加載路徑對(duì)并列雙支管的支管充模能力以及壁厚減薄率影響的研究。