本文興迪源機(jī)械帶來正方形截面內(nèi)高壓成形的壁厚分布規(guī)律解析，膨脹率對(duì)壁厚分布的影響、摩擦因數(shù)對(duì)壁厚分布的影響及分模方式對(duì)壁厚分布的影響。
圖3-22所示為正方形截面構(gòu)件內(nèi)高壓成形后的壁厚分布的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其中正方形邊長為43.5mm,圓角半徑為5.5mm。
實(shí)驗(yàn)管材為外徑51mm、壁厚1.5mm的低碳鋼管，由外徑為51mm的管材成形為43.5mm×43.5mm的正方形截面的膨脹量為3.5%。
正方形截面環(huán)向壁厚分布規(guī)律：沿直邊中點(diǎn)到圓角區(qū)域的過渡區(qū)，壁厚逐漸減薄，在直邊中點(diǎn)處壁厚最厚，基本為初始壁厚，在過渡區(qū)域的壁厚最薄。對(duì)于膨脹量為3.5%的情況，中點(diǎn)最大厚度為1.462mm,減薄率為2.5%；過渡區(qū)最小厚度為1.255mm,減薄率為16.3%。
圖3-22正方形截面壁厚分布
(a)實(shí)驗(yàn)結(jié)果；(b)過渡區(qū)最薄點(diǎn)。
矩形截面的壁厚分布規(guī)律與正方形截面類似，只是矩形截面長寬比不同時(shí)或過渡圓角處于模具上、下型腔，使過渡區(qū)的最小厚度數(shù)值略有不同。
過渡區(qū)減薄最大是正方形和矩形截面內(nèi)高壓成形壁厚分布的一個(gè)突出特點(diǎn)(圖3-22(b)，當(dāng)膨脹量為3.5%，由于沒有軸向補(bǔ)料，可以認(rèn)為處于平面應(yīng)變條件下，理論講平均壁厚減薄率等于膨脹量，但過渡區(qū)最大減薄率為16.3%，約為平均壁厚減薄率或膨脹量的4.6倍。
過渡區(qū)過度減薄會(huì)引起成形時(shí)開裂，即使在成形時(shí)沒有開裂也會(huì)對(duì)使用中疲勞性能造成不良影響，因此控制過渡區(qū)的減薄率是異形截面內(nèi)高壓成形的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。
一、膨脹率對(duì)壁厚分布的影響：
膨脹率是影響壁厚分布的主要因素之一。表3-6所列為不同膨脹率的壁厚變化值。隨著膨脹率的增加，直邊中心處壁厚變化不大，而過渡區(qū)減薄嚴(yán)重。當(dāng)膨脹率為10%時(shí)，中點(diǎn)處壁厚為1.43mm，減薄率為5%；過渡區(qū)壁厚為1.12mm,減薄率達(dá)到了25.5%，容易引起過渡區(qū)開裂。
表3-6不同膨脹率的壁厚變化值
二、摩擦因數(shù)對(duì)壁厚分布的影響：
摩擦對(duì)壁厚分布也有著重要的影響，對(duì)于矩形截面的內(nèi)高壓成形，隨著摩擦的增加，壁厚不均勻性增加，摩擦越大，壁厚不均勻性也越大，過渡區(qū)減薄越嚴(yán)重，如圖3-23所示。
圖3-23
當(dāng)摩擦因數(shù)為0.05時(shí)，過渡區(qū)最小壁厚為1.72mm,減薄率為14%；當(dāng)摩擦因數(shù)為0.15時(shí)，過渡區(qū)最小壁厚為1.65mm,減薄率為17.5%。因此，在實(shí)際工藝中使用適當(dāng)?shù)臐櫥瑒p少摩擦是促進(jìn)壁厚分布均勻的重要措施。
三、分模方式對(duì)壁厚分布的影響：
分模方式不同，在合模和內(nèi)高壓成形的過程中，往往引起材料和模具相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向及運(yùn)動(dòng)距離的不同，由此引起摩擦力對(duì)材料流動(dòng)的影響不同，這對(duì)于多邊形截面的壁厚分布也有著重要的影響。
對(duì)于矩形截面，其分模方式的主要形式(圖3-24)有中間直邊分模、上側(cè)直邊分模、上下對(duì)角分模、中間對(duì)角分模等。
在四種方式中，上側(cè)直邊分模(圖3-24(b)方式形成的預(yù)成形坯，內(nèi)高壓成形后的壁厚分布減薄最大，分布最不均勻；而上下對(duì)角分模(圖3-24(c))生成的預(yù)成形坯，內(nèi)高壓成形后其壁厚減薄最小，壁厚分布最均勻；其他形式介于二者之間。
圖3-24矩形截面采取的不同分模方式
(a)中間分模；(b)上側(cè)分模；(c)上下對(duì)角分模；(d)中間對(duì)角分模。
【興迪源機(jī)械內(nèi)高壓設(shè)備優(yōu)勢(shì)】
興迪源機(jī)械是以內(nèi)高壓成形技術(shù)為核心，以內(nèi)高壓成形機(jī)、內(nèi)高壓水脹成形機(jī)、內(nèi)高壓板材充液成形機(jī)、內(nèi)高壓三通機(jī)等設(shè)備為主導(dǎo)產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家。公司建立有液力內(nèi)高壓成形機(jī)械工程技術(shù)研究開發(fā)中心，并與中國科學(xué)院金屬研究所、南京航空航天大學(xué)等院校開展長期的科研課題開發(fā)合作。
自2007年創(chuàng)立以來，興迪源機(jī)械一直致力于內(nèi)高壓成形的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品研發(fā)。主營產(chǎn)品范圍從生產(chǎn)普通液壓設(shè)備，現(xiàn)今發(fā)展至生產(chǎn)、研發(fā)國內(nèi)流體壓力成形技術(shù)的鍛壓設(shè)備。
部分文段和圖片摘自：
《現(xiàn)代液壓成形技術(shù)》
作者：苑世劍
由興迪源機(jī)械編輯
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