內壓越高，管材應力狀態處于厚向應變增量小于零區域的時間越長，而補料量相同意味著總軸向應變相同，因此由體積不變原理可知環向應變越大，即說明皺紋高度越大。本文興迪源機械帶來內壓及溫度對皺紋形狀的影響。
一、內壓對皺紋幾何形狀的影響：
圖10-20是在175℃、補料量為6mm的條件下獲得不同內壓下的脹形管中及皺紋形狀。當內壓低于7.7MPa時,管件軸向截面輪廓幾何形狀特征相同。靠近兩端的凸起皺紋是以正弦曲線為母線的旋轉殼體,夾在皺紋中間的是圓柱殼體。
圖10-20不同內壓下脹形管件及皺紋形狀
(a)內壓4.4MPa;(b)內壓6.6MPa:(c)內壓7.7MPa;(d)內壓9.9MPa;(e)皺紋形狀擬合曲線
當在內壓為9.9MPa的條件下補料時，由于內壓較大，管材的變形方式發生改變，基本以脹形為主，壓縮皺紋不明顯。但當內壓達到9.9MPa時，靠近兩端凸起皺紋的截面形狀盡管仍以正弦曲線為主，但兩皺紋相距很近并且左右不對稱。也就是說，相同補料量下所用內壓越大，得到皺紋的高度越大，寬度越大，且皺紋向中間移動。
不同內壓下皺紋幾何特征值的變化可以通過應力狀態給予解釋。內壓越高，管材應力狀態處于厚向應變增量小于零區域的時間越長，而補料量相同意味著總軸向應變相同，因此由體積不變原理可知環向應變越大，即說明皺紋高度越大。內壓越高，管材皺谷處發生塑性變形的時間越長，即皺谷環向應變越大。從能量角度看，為使皺谷環向應變增大，皺紋的寬度增大要比皺紋寬度不變或者減小所需能量小得多，因此內壓越高皺紋寬度越大。而皺紋寬度的增大是通過向皺峰兩邊的材料擴充實現的，因此皺紋向中間移動。
二、溫度對皺紋形狀的影響：
圖10-21是補料量為6mm時不同溫度下脹形管件及皺紋形狀。為了消除溫度對屈服強度的影響，采用相同的內壓屈服強度比(0.03σs,)來設置各個溫度下內壓。
圖10-21不同溫度下脹形管件及皺紋形狀
(a)溫度175℃;(b)溫度225℃;(e)溫度250℃;(d)溫度300℃;(e)皺紋形狀擬合曲線。
AZ31B鎂合金管材室溫塑性很差,在補料未達到6mm時,出現剪切開裂。在不同的溫度下,管件軸向截面輪廓幾何形狀相似,即靠近兩端的凸起皺紋是以正弦曲線為母線的旋轉殼體,夾在皺紋中間的是圓柱殼體。溫度越高,夾在皺紋中間的圓柱殼體部分長度越小,且其外徑越大。
由于所采用的內壓與各溫度下材料屈服強度之比相同,因此不同溫度下管材在初始屈服時的應力狀態均處于厚向應變增量大于零的區域。但是由于不同溫度下材料抵抗繼續變形的能力(即材料的硬化)不相同,因此隨著補料量的增加,管材發生塑性變形程度不同。AZ31B管材的硬化指數隨著溫度升高而下降,因此相同載荷下溫度越高管材塑性變形的增量越大,即皺紋高度越高、寬度越大。而皺紋寬度的增大是通過向皺峰兩邊的材料擴充實現的,因此皺紋向中間移動。
通過熱態脹形性能研究,AZ31B管材在175℃時具有最大膨脹率。在該溫度下,通過內壓和軸向補料匹配,可在成形區預先聚集存儲材料,進一步提高成形能力。圖10-22是在175℃時通過內壓和軸向補料匹配成形出的AZ31鎂合金變徑管,最大膨脹率達到50%,最大減薄率僅為17%。
圖10-22大膨脹率鎂合金變徑管
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《現代液壓成形技術》
作者：苑世劍
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