[发明专利]一种大变形波纹管内高压一次成形方法

权利要求书

1.一种大变形波纹管内高压一次成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据所需成形的波纹管的结构尺寸判断所需成形的波纹管属于大变形还是小变形，结构尺寸包括波纹管最大外径D_max和管材原始外径d₀，计算出波纹管的变形系数k和实际延伸率δ_A；然后将实际延伸率δ_A与管材的许用延伸率δ_T进行比较，当实际延伸率δ_A大于材料的许用延伸率δ_T，则属于大变形；反之则属于小变形，所述的小变形采用常规内高压成形方法即可一次成形；

(2)根据波纹管成形前、后体积不变的原则，或波纹管成形前、后中性层面积不变的原则，借助三维造型软件，计算出波纹管的管材毛坯尺寸；

(3)根据步骤1)波纹管的结构尺寸和步骤2)管材毛坯尺寸，设计出尺寸合适的大变形波纹管内高压一次成形模具，所述的模具包括左半凹模(2)、右半凹模(3)、左推块(4)、右推块(5)和内高压介质(6)；

(4)多模联动内高压一次成形；所述的多模联动内高压一次成形过程分成三个阶段连续执行；

(5)卸压、开模、取件；所述的内高压成形大变形波纹管后，卸载内高压介质(6)的内压力，撤出所述的左推块(4)、右推块(5)，所述的左半凹模(2)、右半凹模(3)开模，取出大变形波纹管；

其中所述的三个阶段具体为：

1)第一阶段初波成形；设定成形时间T＝t₁；所述的左推块(4)和右推块(5)分别向中心移动，位移S_p＝s(x)；所述的内高压介质(6)对管材施加径向内压力P₁＝p(x)；左半凹模(2)和右半凹模(3)保持静止；在所述的左推块(4)和右推块(5)的轴向压力和内高压介质(6)的径向内压力的共同作用下，轴向向中心补料，并塑性变形形成初波；

2)第二阶段波纹成形；设定成形时间T＝t₂；所述的左半凹模(2)和右半凹模(3)分别向中心移动，位移S_d；内高压介质(6)对管材施加径向内压力P₂＝p(x)；所述的左推块(4)和右推块(5)保持静止；所述的左半凹模(2)和右半凹模(3)合模，挤压管材，并在内高压介质(6)的径向内压力的共同作用下，波纹基本成形；

3)第三阶段整形；设定成形时间T＝t₃；所述的左半凹模(2)、右半凹模(3)左推块(4)、右推块(5)均保持静止；所述的内高压介质对管材施加径向内压力P₃＝p(x)，对波纹进行整形，使管材完全贴紧凹模,内高压一次成形大变形波纹管；

所述的步骤(1)中的波纹管的变形系数和波纹管实际延伸率的计算公式分别为：

k＝D_max/d₀ (5)

δ_A＝(D_max-d₀)/d₀×100％ (6)

式中：k为波纹管变形系数，δ_A为波纹管的实际延伸率，D_max为波纹管最大外径，d₀为管材原始外径；

所述的步骤(4)中第一阶段的左推块(4)、右推块(5)的位移S_p采用折线加载路径：

式中：k_s1和k_s2分别为第一阶段位移加载的第一折线和第二折线的斜率；x为时间；b_s是第一阶段位移加载的第二折线的截距；

所述的步骤(4)中第一阶段的内高压介质(6)对管材施加的径向内压力P₁采用折线加载路径：

式中：k_p11和k_p12分别为第一阶段压力加载的第一折线和第二折现的斜率；

b_p是第一阶段压力加载第二折线的截距；

所述的步骤(4)中第二阶段的内高压介质(6)对管材施加径向内压力P₂采用折线加载路径：

式中：k_p2为第二阶段压力加载第一折线的斜率；C_p2为常数；

所述的步骤(4)中第三阶段的内高压介质(6)继续对管材施加径向内压力P₃采用折线加载路径：

式中：k_p3为第三阶段压力加载第一折线的斜率；C_p3为常数；

所述的步骤(4)中第二阶段的左半凹模(2)和右半凹模(3)分别匀速地向中心移动；

所述的内高压介质(6)采用液压油或弹性橡胶材料。