本文興迪源機(jī)械帶來(lái)T型三通管壁厚分布規(guī)律、Y形三通管壁厚分布規(guī)律及典型點(diǎn)壁厚隨內(nèi)壓的變化規(guī)律等三通管內(nèi)高壓成型壁厚分布規(guī)律詳解。

一、T型三通管壁厚分布規(guī)律：

T形三通管厚度分布規(guī)律為：支管頂部區(qū)域減薄，主管大部分區(qū)域增厚，最薄點(diǎn)位于支管頂部中心，最厚點(diǎn)位于主管的送料端，左右壁厚分布規(guī)律相同，如圖4-8所示。該三通管內(nèi)高壓成形件的管材原始壁厚為2mm,材料為不銹鋼成形壓力為68.6MPa。

圖4-8T型三通管壁厚分布(mm)

該件的最薄點(diǎn)位于支管頂部中心處，厚度為1.56mm,最大減薄率為22%。

對(duì)稱面上的壁厚分布由下到上逐漸變薄，壁厚不變點(diǎn)大體位于支管與主管交界處。材料的力學(xué)性能對(duì)所成形三通管的壁厚有較大影響，材料的硬化指數(shù)n和厚向異性指數(shù)r越大，壁厚減薄和和壁厚差越小，成形件的壁厚越均勻。

T形三通管為左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)，內(nèi)高壓成形時(shí)管兩端的補(bǔ)料量相同，所成形三通管左右兩側(cè)的壁厚分布也呈對(duì)稱。

二、Y形三通管壁厚分布規(guī)律：

Y形三通管由于上下左右均為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)，因此壁厚分布規(guī)律比T形三通管復(fù)雜。

圖4-9所示為Y形三通管壁厚分布規(guī)律和壁厚不變線的位置，該Y形三通管的原始壁厚為2mm,材料為不銹鋼，支管角度為45°。

圖4-9Y形三通管壁厚分布規(guī)律

　　(a)壁厚分布(mm);(b)壁厚不變線。

成形后零件左右兩側(cè)過(guò)渡區(qū)圓角處增厚比較大，從過(guò)渡區(qū)圓角處到支管頂部，支管逐漸減薄。壁厚不變線為V形，位于支管中下部，減薄主要在支管上部區(qū)域，其余部位均增厚，支管頂部左側(cè)圓角附近最薄。

壁厚最大的點(diǎn)在左側(cè)過(guò)渡區(qū)圓角A點(diǎn)處，壁厚為3.2mm,增厚率為60%；壁厚最薄點(diǎn)在支管頂部C點(diǎn)處，壁厚為1.16mm,最大減薄率為38%。

為了進(jìn)一步說(shuō)明三個(gè)不同成形階段Y形三通管的壁厚變化情況，采用數(shù)值模擬對(duì)成形過(guò)程進(jìn)行了分析，不同成形階段的壁厚分布如圖4-10所示。

圖4-10Y形三通管成形過(guò)程的壁厚變化規(guī)律

　　(a)成形初期(內(nèi)壓0.25σs)(b)成形中期(內(nèi)壓0.45σs)(e)整形(內(nèi)壓0.55σs)。

圖4-10(a)所示為成形初期(內(nèi)壓0.25σs)壁厚分布情況，此時(shí)，支管的頂部存在明顯的減薄，最小壁厚為1.81mm,減薄率為9.5%，主管端部送料區(qū)、左右側(cè)圓角過(guò)渡區(qū)的壁厚出現(xiàn)了不同程度的增厚，增厚最嚴(yán)重的主管左側(cè)端部壁厚最大值達(dá)到了2.42mm,增厚率達(dá)到了21%。

圖4-10(b)所示為成形中期(內(nèi)壓0.45σs)的壁厚分布情況，在此階段，管的軸向部分繼續(xù)增厚，支管頂部繼續(xù)減薄，壁厚增厚最嚴(yán)重部分仍為主管左側(cè)端部，最大值為2.6mm,增厚率為30%，支管頂部最薄點(diǎn)壁厚為1.40mm,最大減薄率為30%。

圖4-10(c)所示為整形后(內(nèi)壓0.55σs)所成形零件的壁厚分布，此時(shí)左側(cè)過(guò)渡區(qū)圓角處最大壁厚為3.67mm,最大增厚率為83.5%，右側(cè)過(guò)渡區(qū)圓角處壁厚為3.39mm,增厚率為69.5%，支管頂部壁厚最薄，壁厚值為1.34mm,最大減薄名為33%。

三、典型點(diǎn)壁厚隨內(nèi)壓的變化規(guī)律：

圖4-11所示為成形過(guò)程中左側(cè)過(guò)渡區(qū)A點(diǎn)、右側(cè)過(guò)渡區(qū)B點(diǎn)和支管頂部C點(diǎn)的壁厚隨內(nèi)壓的變化規(guī)律，A點(diǎn)、B點(diǎn)及C點(diǎn)位置如圖4-9(b)所示。

在成形的初期，左右過(guò)渡區(qū)圓角處A點(diǎn)和B點(diǎn)的增厚相對(duì)緩慢，內(nèi)壓為0.45σs時(shí)，左右側(cè)過(guò)渡區(qū)A點(diǎn)和B點(diǎn)的壁厚分別為2.43mm和2.48mm,增厚率分別為21.5%和24%；而成形中期，當(dāng)內(nèi)壓大于0.45σs時(shí)，這兩個(gè)區(qū)域的壁厚增加速度較快，成形后，最大增厚率達(dá)83.5%。

而支管頂部C點(diǎn)的壁厚變化情況恰恰相反，在成形的初期，當(dāng)內(nèi)壓值小于0.45σs時(shí)，由于中間沖頭尚未與支管頂部接觸或接觸面積較小，此階段，支管的自由脹形變形量較大，支管頂部壁厚減薄相對(duì)較快，最大減薄率為30%；而成形中期，中間沖頭與支管頂部完全接觸，其對(duì)支管頂部所施加的壓力有效地防止了支管頂部的過(guò)度減薄，最后成形時(shí)，支管頂部C點(diǎn)的最大減薄率為33%，成形中期階段支管高度增長(zhǎng)了22mm,而壁厚此階段只減薄了3%。

圖4-11典型點(diǎn)壁厚隨內(nèi)壓的變化規(guī)律

可見(jiàn)，成形初期，當(dāng)內(nèi)壓小于0.45σs時(shí)，中間沖頭尚未與支管接觸時(shí)，管件處于自由脹形狀態(tài)，此階段，左、右兩側(cè)過(guò)渡區(qū)圓角處的增厚相對(duì)緩慢，面支管頂部的減薄較快。在支管長(zhǎng)高階段，當(dāng)內(nèi)壓大于0.45σs時(shí)，由于中間沖的反推作用，左、右兩側(cè)過(guò)渡區(qū)圓角處的增厚相對(duì)較快，而支管頂部的減薄較慢。

【興迪源內(nèi)高壓成形技術(shù)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(kāi)發(fā)中心，并與中國(guó)科學(xué)院金屬研究所、南京航空航天大學(xué)等院校開(kāi)展長(zhǎng)期的科研課題開(kāi)發(fā)合作。

自2007年創(chuàng)立以來(lái)，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(yíng)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(guó)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

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