[发明专利]管材变形性能的压扁-胀形测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管材变形性能的测试方法。

发明背景

内高压成形是一种生产空心变截面管状零件的方法。内高压成形时管材受到内部压力的作用而发生向外侧的胀形，当胀形程度较大时管材容易发生破裂。因此，对管材的变形性能特别是胀形成形性能进行测试和评价是内高压成形时选择管材、确定工艺参数的基础。

采用传统的拉伸实验虽然可以得到管材的拉伸变形性能，但是这并不能真实反映管材发生胀形变形时的性能，这是因为胀形变形时管材主要处于双向受拉的应力状态，明显不同于单向拉伸时的应力状态。所以，国内外都开始采用直接的胀形实验来测试管材的胀形成形性能，管材胀形破裂后的极限胀形系数(管材直径的最大变化量与初始直径的比值)、胀破压力常被用作评价管材胀形性能的指标。

但是，内高压成形过程中管材不仅仅发生胀形变形，往往在胀形之前还存在弯曲、压扁等过程(如图1a～1c所示)。相对而言，压扁过程对最后的胀形过程有更为直接和重要的影响。压扁变形使管材从圆截面变为方截面或其它截面形状，这就消耗了管材的一部分塑性变形能力，所以管材后续的允许变形量将相应减小。管材发生压扁变形后的残余塑性变形量或允许的最大胀形程度是我们最为关心的。而目前没有合适的方法来测试和评价压扁变形对管材胀形性能的影响。

发明内容

本发明的目的是为了更好地测试和评价管材的变形性能，为管材的内高压成形提供准确可靠的管材变形性能指标，进而提出了一种管材变形性能的压扁-胀形测试方法。

本发明的技术方案是：本发明所述的管材变形性能的压扁-胀形测试方法是按照以下步骤实现的：

步骤一、选择多个几何形状完全一样的管材作为待测试的管坯；

步骤二、压扁过程：取其中的一个待测试的管坯，将其放置到压扁下模上并调整好坯料的位置；闭合压扁上模，使其与管坯上表面接触，然后使压扁上模连续压下一定的位移量Δ1，并保证管坯上不出现裂纹，得到管坯的压扁量x₁；x₁＝位移量Δ1÷管坯原始直径D；

步骤三、胀形过程：将压扁后的管坯两端密封，然后向压扁后的管坯内通入高压液体介质使管坯发生胀形直至破裂；

步骤四、记录管坯的胀破压力y₁；所述胀破压力是指压扁后的管坯发生胀破时，其内通入的高压液体介质的压力(单位为MPa)；测量胀破后的管坯破裂处的平均直径，进而得到极限胀形系数；极限胀形系数k₁＝(胀破后的管坯破裂处的平均直径E1-管坯原始直径D)÷管坯原始直径D；

步骤五、再选取下一个管坯进行测试，并改变压扁过程中压扁上模的压下量，确定压下量为Δ2，Δ2＞Δ1；然后重复上述步骤一至步骤四，得到压扁量x₂和极限胀形系数k₂；以此类推，逐步提高压扁上模的压下量，分别选取其它的管坯进行测试，相应得到不同压下量Δ₃……Δ_i对应的压扁量x₃……x_i，进而对应地得到胀破压力y₃……y_i及极限胀形系数k₃……k_i。

步骤六、通过上述步骤测得多组实验数据(x₁，y₁)、(x₂，y₂)……(x_i，y_i)以及(x₁，k₁)、(x₂，k₂)……(x_i，k_i)即可得到随着管坯压扁量逐步增大胀破压力的变化曲线以及极限胀形系数的变化曲线。

本发明具有以下有益效果：本发明采用先压扁、后胀形的变形顺序，可以更接近于常见的管材内高压成形过程(先合模压扁，然后增压胀形)，所获得的测试结果更具有针对性和参考价值；采用该方法能够获得不同压扁变形量对应的胀形结果，可以更为全面地反映压扁过程对后续胀形变形性能的影响，便于确定合理的压扁变形量。

附图说明