[發明專利]管材變形性能的壓扁-脹形測試方法

有效

• 申請號: 200910072044.4
• 申請日: 2009-05-18
• 公開（公告）號: CN101551244A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 何祝斌;王志彪;梁峰;龍建周;郭鳳梅
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32;G01N3/28
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 楊立超

技術領域

本發明涉及一種管材變形性能的測試方法。

發明背景

內高壓成形是一種生產空心變截面管狀零件的方法。內高壓成形時管材受到內部壓力的作用而發生向外側的脹形，當脹形程度較大時管材容易發生破裂。因此，對管材的變形性能特別是脹形成形性能進行測試和評價是內高壓成形時選擇管材、確定工藝參數的基礎。

采用傳統的拉伸實驗雖然可以得到管材的拉伸變形性能，但是這并不能真實反映管材發生脹形變形時的性能，這是因為脹形變形時管材主要處于雙向受拉的應力狀態，明顯不同于單向拉伸時的應力狀態。所以，國內外都開始采用直接的脹形實驗來測試管材的脹形成形性能，管材脹形破裂后的極限脹形系數(管材直徑的最大變化量與初始直徑的比值)、脹破壓力常被用作評價管材脹形性能的指標。

但是，內高壓成形過程中管材不僅僅發生脹形變形，往往在脹形之前還存在彎曲、壓扁等過程(如圖1a～1c所示)。相對而言，壓扁過程對最后的脹形過程有更為直接和重要的影響。壓扁變形使管材從圓截面變為方截面或其它截面形狀，這就消耗了管材的一部分塑性變形能力，所以管材后續的允許變形量將相應減小。管材發生壓扁變形后的殘余塑性變形量或允許的最大脹形程度是我們最為關心的。而目前沒有合適的方法來測試和評價壓扁變形對管材脹形性能的影響。

發明內容

本發明的目的是為了更好地測試和評價管材的變形性能，為管材的內高壓成形提供準確可靠的管材變形性能指標，進而提出了一種管材變形性能的壓扁-脹形測試方法。

本發明的技術方案是：本發明所述的管材變形性能的壓扁-脹形測試方法是按照以下步驟實現的：

步驟一、選擇多個幾何形狀完全一樣的管材作為待測試的管坯；

步驟二、壓扁過程：取其中的一個待測試的管坯，將其放置到壓扁下模上并調整好坯料的位置；閉合壓扁上模，使其與管坯上表面接觸，然后使壓扁上模連續壓下一定的位移量Δ1，并保證管坯上不出現裂紋，得到管坯的壓扁量x₁；x₁＝位移量Δ1÷管坯原始直徑D；

步驟三、脹形過程：將壓扁后的管坯兩端密封，然后向壓扁后的管坯內通入高壓液體介質使管坯發生脹形直至破裂；

步驟四、記錄管坯的脹破壓力y₁；所述脹破壓力是指壓扁后的管坯發生脹破時，其內通入的高壓液體介質的壓力(單位為MPa)；測量脹破后的管坯破裂處的平均直徑，進而得到極限脹形系數；極限脹形系數k₁＝(脹破后的管坯破裂處的平均直徑E1-管坯原始直徑D)÷管坯原始直徑D；

步驟五、再選取下一個管坯進行測試，并改變壓扁過程中壓扁上模的壓下量，確定壓下量為Δ2，Δ2＞Δ1；然后重復上述步驟一至步驟四，得到壓扁量x₂和極限脹形系數k₂；以此類推，逐步提高壓扁上模的壓下量，分別選取其它的管坯進行測試，相應得到不同壓下量Δ₃……Δ_i對應的壓扁量x₃……x_i，進而對應地得到脹破壓力y₃……y_i及極限脹形系數k₃……k_i。

步驟六、通過上述步驟測得多組實驗數據(x₁，y₁)、(x₂，y₂)……(x_i，y_i)以及(x₁，k₁)、(x₂，k₂)……(x_i，k_i)即可得到隨著管坯壓扁量逐步增大脹破壓力的變化曲線以及極限脹形系數的變化曲線。

本發明具有以下有益效果：本發明采用先壓扁、后脹形的變形順序，可以更接近于常見的管材內高壓成形過程(先合模壓扁，然后增壓脹形)，所獲得的測試結果更具有針對性和參考價值；采用該方法能夠獲得不同壓扁變形量對應的脹形結果，可以更為全面地反映壓扁過程對后續脹形變形性能的影響，便于確定合理的壓扁變形量。

附圖說明