一家专注流体压力成形技术
【作 者】 夏卫明;寻宝明;程玉
【前 言】
汽车车轴多采用钢管制造，两端需要进行缩颈，再焊接半轴。制造重型车桥、车轴的材料一般为厚壁钢管。可采用多次冷缩颈或热缩颈工艺。厚壁钢管的缩颈成形工艺已经较为成熟。目前薄壁钢管缩径成形方面的研究报道还较少，夏巨湛等人对薄壁钢管缩径成形过程进行了理论分析和有限元模拟：刘超、王连东等研究汽车桥壳管坯推挤一拉拔复合缩径成形工艺；杨鑫报道了高强钢管缩径旋压成形性能及工艺，并进行了大量的理论和实验验证。
薄壁钢管缩颈成形时容易出现失稳，成形质量的好坏有多种因素，主要有模具参数减径量、润滑条件等。
薄壁钢管的缩径成形过程可分为刚性滑入、缩径变形、反弯曲和挤压四个阶段。总的缩径变形比大于其极限变形比时，需要采取多次缩径，且每次缩径比应小于极限缩径比。
本文采用三维金属成形分析软件DEFORM分析研究并拟定了一种大直径薄壁钢管的缩径成形工艺，并据此制定了双头三工位卧式挤压机方案。
【结 论】
（1）根据上述的模拟可知，该钢管Φ150mm x3.5mm缩径至必80mm，需要采用三道热挤压工艺。
（2）第一道挤压需采用感应加热，减径约25mm，感应加热圈固定于挤压模具前方，随挤压机滑块挤压运动对工件在模具入口部位进行局部加热，以提高未变形部分钢管支撑力，避免产生堆叠。第一道挤压成形力约400kN。
（3）第二道挤压可利用第一道挤压的余温进行挤压成形，减径约25mm，挤压前需要将工件冷却至约700℃。使得工件的温度分布接近均匀，在第二道挤压时喇叭口处的材料能产生足够的支撑力来对抗成形力，第二道挤压成形力约500kN。
（4）第三道挤压可利用第二道挤压的余温进行挤压成形，减径约20mm，达到最终的成形形状和尺寸，第三道挤压成形力约550kN。第三道挤压如果温度不够可以将工件冷却至室温，采用第一道挤压的移动式感应加热方案，加热温度控制在700℃左右。接近喇叭口附近时需要提前停止加热，防止产生材料折叠。
（5）根据本文给出的成形工艺方案，该工件的成形分三道挤压，三道工序成形力均小于600kN。所设计的模具工艺参数均能将成形力较好控制在600kN以下，说明所选择的各道挤压的缩径量是适宜的。挤压机可采用100t三工位卧式挤压机。
（6）对本文所论述的一种大直径薄壁钢管的三道次缩径成形进行了实验验证，实验与有限模拟的结论很吻合，说明本文所述的模具参数和缩径工艺确实可行和可靠。
以下是正文：
