一家专注流体压力成形技术
【作 者】陈大勇;徐勇;张士宏;程明;宋鸿武;邓泉水;黄新越;王晟诚
【引 言】
由于铝合金具有比强度高、塑性好、耐蚀以及方便回收等优点，采用铝合金制备的 T 型管（三通管）在航空航天领域被广泛地应用，如飞机导管中的 T 型管 [1] 对于提高管路系统的柔性具有重要作用 [2]。
关于 T 型管加工，现有的主要成形方式有以下 5 种：（1）机械加工。存在材料损耗大、表面质量差、成本高和效率等问题 [2] ；（2）半管冲压然后焊接是较为常用的成形方式，适用性强、成形效率高 [3–4]，但是冲压环节容易起皱和破裂，焊接引入焊缝，零件重量和尺寸精度难以保证；（3）挤压工艺，采用此种工艺加工的产品通常具有承受高压、表面质量要求高等特点 [5]，但是该方法难以适用于铝合金薄壁 T 型管的成形；（4）内高压成形，此加工方式通入液态介质产生高压，并在轴向进给补料，使管材产生塑性变形，最终切料获得 T 型管，该方式具有柔性、成本低、表面质量好等优势 [2，6]，但是也存在直管端部容易增厚以及加载路径优化较为复杂等问题 [7–8] ；（5）电磁成形，此方式可以有效降低零件的回弹和破裂等缺陷，可以满足飞机设计、制造及维修等对零件疲劳寿命的要求 [9]。
未来飞机等飞行器的相关零部件发展趋势由多品种、小批量向批量化、低成本成形方向发展，在这样的背景下，针对 T 型管，有必要开发相应的高效、低成本加工方式，其中支管拉拔是一种可行的方式 [10–11]。这种方法虽然具有支管减薄、翻孔高度有限等问题，但是优点也较为明显：加工效率高，相较于液压成形等方式，可有效避免管材端部增厚，并且两侧不用切边，工艺流程相对较短。通常，这种工艺更多应用于大型管道的支管成形中，对于小型、薄壁三通管成形，由于空间的限制，对工艺和模具的设计提出更高的要求 [12]。
另外，支管翻边成形工艺需要预先在管坯上预制孔，预开孔结构及尺寸对于整个成形至关重要，因此本文对 6061 铝合金 T 型管的翻边成形工艺及模具进行设计，并开展相应的有限元模拟和试验研究，探讨提高支管有效高度、降低破裂等缺陷的方法，旨在探索航空用铝合金 T 型管的高效短流程加工工艺。
【结 论】
（1）不同的拉拔头结构形式对最终支管端部最大壁厚减薄率影响较小，但是会改变不同成形阶段拉拔头与变形区的接触关系，锥形和内凹锥形拉拔头会增加成形初期支管与直管相冠区域的塑性变形。
（2）模拟结果表明，随着支管高度的增加，也即初始预开孔尺寸的减小，支管端部的壁厚减薄更加严重，当支管高度为 3mm 时，对应壁厚减薄率约为 33.6%。
（3）采用所设计的球冠型拉拔头可以实现支管高度为 3mm 的 6061铝合金 T 型管的高效、低成本成形。
以下是正文：
