薄壁304不锈钢管管口内卷变形分析与试验研究

针对薄壁管管口内卷变形主要存在的原坯料端口开裂及原坯料端口切向失稳两种失效形式,提出以原坯料端口切向总应变(绝对值)不超过材料许用伸长率作为原坯料端口开裂的判据,其值与管外径D、管壁厚t和内卷半径R这3个几何参数有关。以D=Φ31.8 mm的304不锈钢薄壁管坯料为研究对象,仅设外支撑,施加轴向压力(简称轴压)迫使管口内卷,借助Deform-3D软件进行的数值模拟试验结果为:t=0.7 mm,1.50 mm≤R<2.00 mm时,内卷效果良好。实际试验结果为:R=1.50 mm,t=0.4~0.7mm时均能顺利内卷;R=2.25 mm,t为0.7和0.6 mm时,变形初期与数值模拟结果基本吻合,变形后期,原坯料端口多处严重开裂,t=0.5 mm时,出现原坯料端口切向失稳及管体失稳。研究表明,根据判据推算出的最大内卷半径R_(max)值可避免原坯料端口开裂,要避免原坯料端口切向失稳及管体失稳,也可以R_(max)值作参考。