复合管液压胀接成型的理论分析与数值模拟(第一章).pdfVIP

Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 第一章 绪论 第一章 绪论 1.1 引言 随着现代科学技术的发展，对金属材料的要求越来越高。不仅要求高强度，还要求高的耐温性 能及良好的耐腐蚀性能，金属复合材料正是为了满足上述要求而诞生；与传统单一金属材料比具有 高强度高刚度等性能；金属复合材料[1]是以一种金属材料为增强体而制得的复合材料。塑性成型技 术具有高产、优质、低耗等显著特点，已成为当今先进制造技术的重要发展方向。据国际生产技术 协会预测，21世纪，机械制造工业零件加工的75%和精加工的50%都采用塑性成型的方式实现。由 于新技术的应用和引导，塑性成型技术在国民经济中的作用愈来愈大，在一定程度上决定了我国机 械制造业在21世纪的市场竞争力。管道作为常见的气体、液体、粉体等介质的输送装置，广泛应用 于石油、化工、冶金、电力及城市天然气、供热和给水系统中，随着国民经济的不断发展和人民生 活水平的提高，工业建设和住宅建设的日益扩大，对输送管道的技术要求越来越高。 双金属复合管[2](以下简称复合管)是由两种不同的金属管材构成：一种管材在内，另一种管材 在外，管层之间通过各种变形和连接技术形成紧密结合，受外力作用时，内外管材同时变形且界面 [3,4] 不分离。以内覆管为例，其塑性复合过程可以分为以下三个连续过程 ： (1)内管变形阶段 开始时内层管与外层管之间存在间隙，当内管壁加载压力后，内管壁产生径 向膨胀，直到内管外表面与外管内表面刚好接触，间隙消除，此时还未产生接触压力。 （2）复合阶段 随着加载压力的继续增加，开始了对外管的加载过程。外管首先出现弹性扩张， 直到外管内表面满足屈服条件后，外管出现部分塑性扩张。随着加载压力不断加大，外管加载压力 不断加大，外管中的塑性区不断扩展，直到达到最大加载压力为止。 （3）卸载阶段 加载压力从最大值逐渐减少至零，这时内管与外管均处于卸载状态。由于第二 阶段中产生了塑性变形，当加载压力完全消除后，内外管之间仍然接触，产生接触压力。 双金属复合管的一般设计原则是基材满足设计应力，覆材满足耐腐蚀等性能要求。制约复合管 应用和发展的主要因素是复合层质量和生产成本，而生产成本与材料成本和施工效率有关，一般应 根据使用要求选择合适的覆层材料和生产方法。 1 Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software For evaluation only. 南京工业大学学士学位论文 1.2 双金属复合管各种主要成形方法 1.2.1 冷成形法 （1）机械拉拔法 机械拉拔法是取两根分别制成的金属管，将一支套在另一支外面，然后通过模具进行拉拔，从 而实现紧密配合的机械结合，使两种管结合为一体。专利文献[6,7]介绍的拉拔法如图1.1a所示，拉 拔前将内外管松套在一起，通过成形模使内外管均产生塑性变形，达到紧密的机械结合，显然这种 工艺只能用于小直径管道。 图1.1 机械拉拔法 [8] 专利文献 介绍的另一种拉拔如图1.1 b所示，用大小不同的锥形拉拔模穿入管内，外部动力 通过拉杆带动拉挤模向管材作相对移动，对内管完成轴向扩径挤压的过程，达到内管与外管紧密的 机械结合。 由于机械拉拔法的模具表面与管材的表面完全接触，在拉拔过程中摩擦阻力大，因此与滚压法 相比需要的成形力大，能耗高。另外在拉拔