一家专注流体压力成形技术
【作 者】姬增利;罗云华;金俊松
三通管在石油、化工、天然气、矿粉输送、核电工程的管路系统等方面有着广泛应用， 对于提高管路系统的柔性、稳定性和安全性具有重要意义[1]。 液压胀形是三通管成形的一种先进制造技术， 它可以实现空心替代实心、以变截面取代等截面、以封闭截面取代焊接截面，比冲焊件的质量减少 15%～30%，且可大幅提高零件的刚度和疲劳强度[2]。 学者们对三通管液压胀形进行了大量研究。 Zadeh 等[3]对三个分支直径不等的 T 型管的液压成形过程进行了有限元模拟和实验研究，探究了圆角半径、摩擦系数、应变硬化指数对成形过程的影响， 给出不同分支直径T 形管的加载路径。 Ingarao 等[4]应用数值模拟、响应面分析、Pareto 最优解对 Y 型管液压成形时管内流体压力、三个冲头的进给进行了优化，改善了管壁减薄的现象，得到形状良好的支管。 陈浩等[5]采用合理的加载路径和预成形， 成功制成超薄不锈钢和铝合金 Y 型三通，分析了补料比对 Y 型三通管壁厚和形状的影响，指出由于 Y 型三通两端不对称，补料比是 Y 型三通内高压成形的关键参数。Liu 等[6]研究应力比、 径厚比和管材性能对管侧壁起皱临界条件的影响，建立了解析模型用于计算薄壁 T 型三通液压成形时管壁的临界起皱应力，实验结果表明该模型是合理的。多道次挤压工艺也是成形三通管的重要方法，李倓[7]利用数值模拟研究优化模具型腔、减少加工道次，得到了成形效果好的三通管，提高成形效率。杜鹏远[8]介绍了一种热挤压实现差温温度场的方法，并提出三通造型和预制孔成形的新方法。
学者们的研究对象主要以直管为管坯生产的T型管和Y型管，对其它形状的三通管研究很少。对于多数形状复杂的三通管，目前仍大多采用冲压两个半片，再对焊的工艺，但冲压对焊对工艺要求较高，成本高，且因其纵向焊缝受到的拉应力较大，焊接变形和焊缝质量较难控制，可靠性难以保证[5]。本文提出一种将液压胀形和多道次挤压结合的充液挤压工艺，使用它来成形一复杂形状Y型三通管，并利用 Abaqus 软件对该成形工艺进行数值模拟，研究内压大小、加载路径以及摩擦系数对成形质量的影响，为实际生产提供依据。
【结 论】
（1）增大内压可以有效控制管坯的横截面畸变，消除起皱现象，当内压为 30MPa 时，起皱消失。内压大小对极限壁厚有较大影响，内压较小时，极限壁厚随内压增大而减小；内压较大时，随着内压增大而增大。
（2）加载路径对极限壁厚影响很小， 对壁厚分布有较大影响。在成形时适当增加前期液压、降低后期液压可以改善壁厚分布。
（3）摩擦系数对成形质量有很大影响， 减小摩擦力可以有效降低壁厚极值，并改善壁厚分布。
以下是正文：
