【作 者】姬增利;羅云華;金俊松

　　三通管在石油、化工、天然氣、礦粉輸送、核電工程的管路系統(tǒng)等方面有著廣泛應(yīng)用， 對(duì)于提高管路系統(tǒng)的柔性、穩(wěn)定性和安全性具有重要意義[1]。 液壓脹形是三通管成形的一種先進(jìn)制造技術(shù)， 它可以實(shí)現(xiàn)空心替代實(shí)心、以變截面取代等截面、以封閉截面取代焊接截面，比沖焊件的質(zhì)量減少 15%～30%，且可大幅提高零件的剛度和疲勞強(qiáng)度[2]。 學(xué)者們對(duì)三通管液壓脹形進(jìn)行了大量研究。 Zadeh 等[3]對(duì)三個(gè)分支直徑不等的 T 型管的液壓成形過(guò)程進(jìn)行了有限元模擬和實(shí)驗(yàn)研究，探究了圓角半徑、摩擦系數(shù)、應(yīng)變硬化指數(shù)對(duì)成形過(guò)程的影響， 給出不同分支直徑T 形管的加載路徑。 Ingarao 等[4]應(yīng)用數(shù)值模擬、響應(yīng)面分析、Pareto 最優(yōu)解對(duì) Y 型管液壓成形時(shí)管內(nèi)流體壓力、三個(gè)沖頭的進(jìn)給進(jìn)行了優(yōu)化，改善了管壁減薄的現(xiàn)象，得到形狀良好的支管。 陳浩等[5]采用合理的加載路徑和預(yù)成形， 成功制成超薄不銹鋼和鋁合金 Y 型三通，分析了補(bǔ)料比對(duì) Y 型三通管壁厚和形狀的影響，指出由于 Y 型三通兩端不對(duì)稱，補(bǔ)料比是 Y 型三通內(nèi)高壓成形的關(guān)鍵參數(shù)。Liu 等[6]研究應(yīng)力比、 徑厚比和管材性能對(duì)管側(cè)壁起皺臨界條件的影響，建立了解析模型用于計(jì)算薄壁 T 型三通液壓成形時(shí)管壁的臨界起皺應(yīng)力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該模型是合理的。多道次擠壓工藝也是成形三通管的重要方法，李倓[7]利用數(shù)值模擬研究?jī)?yōu)化模具型腔、減少加工道次，得到了成形效果好的三通管，提高成形效率。杜鵬遠(yuǎn)[8]介紹了一種熱擠壓實(shí)現(xiàn)差溫溫度場(chǎng)的方法，并提出三通造型和預(yù)制孔成形的新方法。

　　學(xué)者們的研究對(duì)象主要以直管為管坯生產(chǎn)的T型管和Y型管，對(duì)其它形狀的三通管研究很少。對(duì)于多數(shù)形狀復(fù)雜的三通管，目前仍大多采用沖壓兩個(gè)半片，再對(duì)焊的工藝，但沖壓對(duì)焊對(duì)工藝要求較高，成本高，且因其縱向焊縫受到的拉應(yīng)力較大，焊接變形和焊縫質(zhì)量較難控制，可靠性難以保證[5]。本文提出一種將液壓脹形和多道次擠壓結(jié)合的充液擠壓工藝，使用它來(lái)成形一復(fù)雜形狀Y型三通管，并利用 Abaqus 軟件對(duì)該成形工藝進(jìn)行數(shù)值模擬，研究?jī)?nèi)壓大小、加載路徑以及摩擦系數(shù)對(duì)成形質(zhì)量的影響，為實(shí)際生產(chǎn)提供依據(jù)。

　　【結(jié) 論】

　　（1）增大內(nèi)壓可以有效控制管坯的橫截面畸變，消除起皺現(xiàn)象，當(dāng)內(nèi)壓為 30MPa 時(shí)，起皺消失。內(nèi)壓大小對(duì)極限壁厚有較大影響，內(nèi)壓較小時(shí)，極限壁厚隨內(nèi)壓增大而減??；內(nèi)壓較大時(shí)，隨著內(nèi)壓增大而增大。

　?。?）加載路徑對(duì)極限壁厚影響很小， 對(duì)壁厚分布有較大影響。在成形時(shí)適當(dāng)增加前期液壓、降低后期液壓可以改善壁厚分布。

　?。?）摩擦系數(shù)對(duì)成形質(zhì)量有很大影響， 減小摩擦力可以有效降低壁厚極值，并改善壁厚分布。

　　以下是正文：