發(fā)布時(shí)間：2020-06-13 06:10

【摘要】：為了研究焊管液壓脹形過(guò)程的變形行為,在管材脹形性能測(cè)試系統(tǒng)上進(jìn)行了不同長(zhǎng)徑比條件下低碳鋼(STKM11A)薄壁焊管的脹形實(shí)驗(yàn),獲得了焊管的壁厚分布規(guī)律、脹形區(qū)輪廓形狀、極限膨脹率和應(yīng)變分布規(guī)律。結(jié)果表明:管材焊縫區(qū)的減薄率僅為2.4%~5.5%,等效應(yīng)變僅為0.05~0.10,變形程度相對(duì)母材區(qū)較小,主要發(fā)生幾何位置移動(dòng)。環(huán)向壁厚的最薄點(diǎn)位于以焊縫為中心的對(duì)稱兩側(cè)士30°位置處。隨著脹形區(qū)長(zhǎng)度增大,管材破裂壓力、減薄量、極限膨脹率均發(fā)生減小,脹形區(qū)輪廓逐漸偏離橢圓形,當(dāng)長(zhǎng)徑比達(dá)到2.0時(shí),已不再適合用橢圓函數(shù)描述。此外,脹形區(qū)長(zhǎng)度增大過(guò)程中,管材從雙拉向平面應(yīng)變狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變,在此基礎(chǔ)上建立了焊管的成形極限圖。
【圖文】：

％邐２８．邋７７邐１７．３５逡逑焊縫線的方位不會(huì)影響管材的成形性能＇邐ａｌｅ邐ａＨ逡逑為了深人研究焊接管材的自由脹形行為，利用低碳逡逑鋼ＳＴＫＭ１１Ａ焊管進(jìn)行自由液壓脹形實(shí)驗(yàn)，研究不同長(zhǎng)邐１．２實(shí)驗(yàn)裝置與方案逡逑徑比條件下焊接鋼管的破裂壓力、壁厚分布、脹形區(qū)輪邐利用哈爾濱工業(yè)大學(xué)液力成形工程研究中心研制逡逑廓以及應(yīng)變分布等變形規(guī)律，為焊接管材內(nèi)高壓成形在邐的ＴＨＦ－１６０／５０管材脹形性能測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行焊接鋼管逡逑汽車領(lǐng)域以及航空航天領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用奠定基矗邐液壓脹形實(shí)驗(yàn)，如圖２邋（ａ）所示。圖２邋（邋ｂ）為管材液壓脹逡逑．．．邐＇邐（ｂ）邋邐ｎ邋Ｂｕｌｇｉｎｇ邋ｌｅｎｇｔｈ邋Ｌ０邋口邐逡逑Ｉ邋Ｉ邐Ｍ邐Ｄｉｅ邐Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ邋ａｔ邋ｔｈｅ逡逑ｉｎｉｉ廠ｉ邐＾邐＇邐ｌｎｉｔ，\lＩ逡逑ＬＬ邋Ｌ逡逑圖２脹形實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)原理（ａ）管材脹形性能測(cè)試設(shè)備；（ｂ）脹形實(shí)驗(yàn)原理及參數(shù)定義逡逑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

７４邐材料工程邐２０１７年１月逡逑形的原理示意圖，管材兩端采用錐形沖頭，同時(shí)起到密邐２．１壁厚分布逡逑封內(nèi)壓與固定管材端部運(yùn)動(dòng)的作用，使脹形區(qū)無(wú)軸向邐圖４是不同長(zhǎng)徑比條件下脹形區(qū)最高點(diǎn)處截面的逡逑補(bǔ)料。邐環(huán)向壁厚分布。由圖可以發(fā)現(xiàn)，焊縫處在脹形過(guò)程中逡逑實(shí)驗(yàn)時(shí)采用的模具圓角半徑為５ｍｍ，分別對(duì)不同邋基本沒(méi)有發(fā)生減薄，減薄率僅為２．邋４％？５．邋５％，只是逡逑脹形區(qū)長(zhǎng)徑比（Ｌｏ／Ｄ，，）的管材進(jìn)行脹形實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程邐隨著母材區(qū)域的膨脹而發(fā)生幾何位置的移動(dòng)。環(huán)向壁逡逑中采用的脹形區(qū)長(zhǎng)徑比分別為１．邋２，１．４，１．邋６，１．８，２．邋０邋厚的最薄點(diǎn)位于焊縫的兩側(cè)，這是由于在脹形的過(guò)程逡逑和３．０。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)管材內(nèi)部的液壓以及脹形區(qū)最高邐中，焊縫處變形量很小，對(duì)于母材區(qū)域相當(dāng)于是一個(gè)剛逡逑點(diǎn)處的脹形高度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。待實(shí)驗(yàn)完成后，測(cè)量管邐性的約束，在母材與焊縫的過(guò)渡區(qū)域的變形不協(xié)調(diào)容逡逑材的環(huán)向壁厚分布、軸向輪廓形狀、應(yīng)變分布等。邐易導(dǎo)致在這個(gè)區(qū)域發(fā)生局部減薄，所以環(huán)向壁厚的最逡逑薄點(diǎn)位于以焊縫為中心的對(duì)稱兩側(cè)土邋３０°位置處。逡逑２邋結(jié)果與分析邐此外，從圖４還可以看出，隨著脹形區(qū)長(zhǎng)度的增逡逑加，母材區(qū)和焊縫區(qū)的管材的減薄量呈逐漸減小的趨逡逑圖３為不同長(zhǎng)徑比條件下進(jìn)行液壓脹形得到的邋勢(shì)。這是由于隨著管材脹形區(qū)長(zhǎng)度的增加，管材越接逡逑ＳＴＫＭ１１Ａ焊接鋼管。由圖３可以發(fā)現(xiàn)．破裂位置全邐近于無(wú)限長(zhǎng)管材的脹形，也就越接近于平面應(yīng)變狀態(tài)。逡逑部位于靠近焊縫的母材區(qū)域，裂縫均沿軸向，個(gè)別管材在之前的關(guān)于板料成形極限的研究中，成形極限曲線逡逑還在焊縫的另一側(cè)發(fā)生了頸縮現(xiàn)象，，屬于強(qiáng)組配焊接邐Ｆ邋ＬＣ在平面應(yīng)變狀態(tài)時(shí)處于最低點(diǎn)，成形

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