【作 者】葛干;劉建樹;鄔志軍;程穎;吳煒

　　【引 言】

　　金屬波紋管常用作熱補(bǔ)償元件、減震元件、密封元件、閥門元件及管路連接件等，在石油、交通運(yùn)輸、電力、城市供暖等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。常見的金屬波紋管成形方法有液壓成形法、橡膠模成形法、剛性模鼓脹法、機(jī)械輻壓法等。液壓成形法，利用液體不可壓縮的原理，在焊接毛坯中產(chǎn)生較大的壓力， 管材發(fā)生屈服，在外模具的限制下起皺，最后軸向進(jìn)給形成所需波紋，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。波紋管成形減薄與材料伸長(zhǎng)率、變形率、熱處理等有關(guān)系⑴，減薄量大的地方，發(fā)生在波峰處。在液體壓力的作用下，成形后的波峰實(shí)際輪廓與設(shè)計(jì)時(shí)的圓弧輪廓并不相同，影響金屬波紋管的整體力學(xué)性能，如剛度、壽命等，也影響到金屬波紋管的選型及設(shè)計(jì)。

　　近年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于金屬波紋管液壓脹形進(jìn)行各類研究。李張治等閔等從波形曲率半徑偏差角度，用FEM法對(duì)比偏差波紋與理想波紋的剛度及壽命進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)極限偏差下，波紋強(qiáng)度和剛性沒有明顯差異，但對(duì)疲勞強(qiáng)度有一定不利影響。陳慶龍等⑶研究模具參數(shù)對(duì)雙層異質(zhì)波紋管波形輪廓的影響，發(fā)現(xiàn)增大模具傾角、形腔厚度、波深系數(shù)，回彈量大減薄量大，可有效控制波形輪廓。FARJI等⑷對(duì)比實(shí)驗(yàn)及模擬模具行程與成形壓力對(duì)U形波紋管成形外徑變化和回彈，指出成形壓力的增大導(dǎo)致回彈量和回彈敏感度增加掛。KOC等⑸利用塑性理論和薄膜理論建立了關(guān)鍵液壓成形的數(shù)學(xué)模型，用于求解內(nèi)壓、壁厚減薄率、回彈等工藝參數(shù)。金屬波紋管的研究方向主要集中在工藝參數(shù)對(duì)波紋管成形過程中的回彈、減薄率等方面，針對(duì)金屬波紋管波峰輪廓誤差分布、誤差形成因素及誤差對(duì)性能的影響研究較少。

　　以單層無加強(qiáng)U型波紋管為研究對(duì)象，采用Deform軟件數(shù)值模擬成形過程，對(duì)比成形輪廓與設(shè)計(jì)輪廓在徑向誤差關(guān)系。在不同成形壓力、軸向進(jìn)給速度等工藝參數(shù)下，研究波峰輪廓的變化的情況。對(duì)波峰成形輪廓及波峰設(shè)計(jì)輪廓的單式膨脹節(jié)整體軸向彈性剛度數(shù)值模擬，并對(duì)比《GB/T 12777—2008金屬波紋管膨脹節(jié)通用技術(shù)條件》提供的軸向彈性剛度公式計(jì)算結(jié)果，研究波峰輪廓誤差帶來的性能影響,為金屬波紋管的設(shè)計(jì)和選型提供參考。

　　【結(jié) 語】

　　(1)利用Deform進(jìn)行脹形過程數(shù)值模擬，脹形后的波峰實(shí)際輪廓從波峰頂點(diǎn)向兩側(cè)，垂直誤差逐漸增大，最大垂直偏差0. 698 mm。

　　(2)在成形過程中，波峰處率先發(fā)生屈服變薄，其徑向流動(dòng)速度較大，兩側(cè)逐漸遞減，導(dǎo)致波峰輪廓形成類似二次曲線輪廓。

　　(3)脹形壓力及軸向進(jìn)給速度工藝參數(shù)的變化對(duì)波峰實(shí)際脹形輪廓影響較小。

　　(4)對(duì)比成形輪廓和理論輪廓的單式膨脹節(jié)整體軸向彈性剛度，前者比后者大7. 2%, 且更接近于國(guó)標(biāo)剛度公式計(jì)算結(jié)果，說明波峰輪廓形狀的準(zhǔn)確與否，對(duì)軸向彈性剛度有顯著影響。

　　以下是正文：