薄壁小半径不锈钢弯头的弯胀成形工艺及市场应用前景

 相对弯曲半径比小的薄壁小半径不锈钢弯头相比于常用的弯头类零件，作为结构件的材料利用率更高，作为连接件的空间利用率更高，因此可以预计此类不锈钢弯头具有良好的市场前景，尤其对于航空航天等领域的高端制造产业。然而，由于管材的弯曲成形特点，此类零件很难做到整体成形。本课题针对这个制造难题，创新地提出了薄壁小半径不锈钢弯头的弯胀成形工艺，并对该工艺的可行性进行了数值模拟与实验研究。研究表明，弯胀成形能够实现薄壁小半径弯头的整体成形，本课题的研究十分具有市场价值。浙江至德钢业有限公司针对薄壁小半径不锈钢弯头的弯胀成形工艺，对弯头零件从无到有的全过程进行了研究。采用理论解析、受力分析、有限元模拟、程序设计、正交试验、工艺实验等多种方法，对研究中遇到的问题进行了解决，并对研究中获得的结果进行了讨论，从而得到了弯胀成形工艺过程的规律特点，得出了一套薄壁小半径不锈钢弯头工艺设计的指导原则。具体内容如下:

 1. 管材数控弯曲和充液成形的成形原理与特点，以及技术研究与应用进行了回顾与总结，并阐明了本课题的研究意义。

 2. 介绍了有限元分析中针对弯胀成形工艺的关键技术处理，以及正交试验的数据处理方法，作为后续研究的基础。

 3. 对弯胀成形预成型工艺进行了研究，包括预成型形状参数的选取、数控弯管有限元模型的建立、工艺参数的分析与优化、以及模拟结果的讨论，得到了数控弯管的成性规律，确定了预成型的工艺路线。

 4.  对弯胀成形终成形工艺进行了研究，包括应力应变分析、内压加载曲线形式、模具过渡段类型选取、轴向加载曲线形式、工艺参数优化与模拟结果分析，最后通过对比充液成形与数控弯管对管件壁厚分布的影响，体现出弯胀成形工艺的特点。

 5. 进行了实验件的试制加工，获得合格零件的同时，对弯胀成形结果进行了与数值模拟结果的比对，以及成形失效的分析。

    薄壁小半径不锈钢弯头弯胀成形同其他管材塑性成形技术一样，在确定新产品的研发之前，通常都要经历漫长的且耗费大量人力物力的试制过程，来优化影响成形的工艺参数。传统的试制过程，是一个“试错”的实际工程，且受到试验者经验等主观因素和试验条件等客观因素的巨大影响。有限元分析是基于有限元法发展起来的数值模拟方法，借助计算机技术的飞速进步，依托其试验时间短、成本低、干扰少的天然优势，有效克服了客观因素对试制过程的影响，如今己成为管材塑性成形工艺开发中的最为重要的研究手段。试验设计作为统计科学的一个分支，能够帮助试验者科学合理地安排试验，通过较少的尝试获取最多的信息，减少试验过程的盲目性，有效降低了主观因素对试制过程的影响，在确定加工工艺参数方面也取得了广泛的应用。