管材在成形過程中，由于存在彈性變形，所以在卸載后，彈性變形立即恢復(fù)，產(chǎn)生回彈現(xiàn)象，導(dǎo)致管材的彎曲角和彎曲半徑發(fā)生變化，影響管材尺寸精度，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)高壓成形中出現(xiàn)起皺破裂等缺陷。充分掌握管材回彈規(guī)律，可以避免反復(fù)調(diào)整管材形狀造成的額外成本和工作量。

　　但是，管材彎曲過程又是一個幾何非線性、材料非線性、接觸非線性的復(fù)雜過程，而且又是多模具協(xié)同約束的過程，掌握其規(guī)律并不容易，國內(nèi)外有很多研究人員從不同角度進(jìn)行過研究。

　　國內(nèi)哈工大張偉瑋研究團(tuán)隊(duì)以汽車副車架為對象研究了管材彎曲回彈會對內(nèi)高壓成形造成的影響及其補(bǔ)償方法。

　　他們先建立管材塑性彎曲理論模型以及材料的彈塑性線性強(qiáng)化模型，通過理論解析得到彎曲回彈量表達(dá)式，然后通過實(shí)驗(yàn)獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，并與理論模型進(jìn)行對比，最后將回彈量作為補(bǔ)償量應(yīng)用到副車架內(nèi)高壓成形中。

　　管材彎曲角度

　　管材彎曲形變示意

　　汽車的副車架是支撐前后車架、懸掛的支架，軸線和截面均沿空間變化，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，目前的生產(chǎn)工藝一般都采用內(nèi)高壓成形來完成。主要工序是數(shù)控彎曲、預(yù)成形、內(nèi)高壓成形。彎曲過程要充分考慮到卸載后管材回彈問題，避免后面預(yù)成形和內(nèi)高壓成形過程中產(chǎn)生缺陷，要計(jì)算出回彈量和彎曲角之間的變化規(guī)律，及時修正彎曲角度。

　　在彎曲回彈量的理論計(jì)算時，該研究團(tuán)隊(duì)通過分析計(jì)算管材在彎曲過程中的內(nèi)外層受力狀態(tài)、材料屈服抗拉強(qiáng)度等得到回彈角的表達(dá)式。

　　對于不同的材料，回彈角與管材的彎曲角，芯軸與管壁的間隙以及材料的本構(gòu)模型有關(guān)，對于同一種材料相同條件下，彎曲角是影響回彈的主要因素。

　　為了探索回彈量與彎曲角度的關(guān)系，該研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了17組不同彎曲量的彎曲實(shí)驗(yàn)（表1），彎曲角度范圍為 30°~70°，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，獲得了回彈角與彎曲角的關(guān)系式。

　　研究人員又通過已知材料的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、均勻延伸率、彈性模量，算出材料強(qiáng)度硬度系數(shù)、初始屈服應(yīng)力，再結(jié)合管材初始壁厚、管材初始外徑、中性層處曲率半徑等數(shù)據(jù)，算出任意彎曲角下的回彈角理論計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)的線性擬合值，對比結(jié)果顯示線性擬合關(guān)系與理論預(yù)測值相差很小，在合理范圍之內(nèi)。

　　最后，研究人員又進(jìn)一步根據(jù)上述對比分析結(jié)果進(jìn)行回彈補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)了修正，避免了起皺缺陷，順利進(jìn)行了副車架內(nèi)高壓，試件整形效果良好，尺度精度較高。

　　最終研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，通過建立管材塑性彎曲理論模型以及材料的彈塑性線性強(qiáng)化模型，可以得到回彈角與彎曲角變化的解析式；根據(jù)理論計(jì)算得到的回彈角與彎曲角的關(guān)系，對彎曲角度進(jìn)行回彈補(bǔ)償，可以消除起皺缺陷，得到合格的內(nèi)高壓成形件。

　　此外，具體到一線生產(chǎn)領(lǐng)域，我司作為專注于液壓成形技術(shù)及其相關(guān)裝備研發(fā)的企業(yè)，經(jīng)過十余年的沉淀和發(fā)展，在解決管材彎曲回彈方面不僅具有深厚的理論研究基礎(chǔ)，還具有十分豐富的實(shí)踐生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。尤其擅長利用內(nèi)高壓成形工藝完成對復(fù)雜曲面、薄壁、大尺寸和異形截面空心汽車構(gòu)件的成形。

　　我司用內(nèi)高壓成形技術(shù)研發(fā)生產(chǎn)的部分汽車零部件

　　汽車構(gòu)件（比如ABC柱、副車架、車架縱梁、扭力梁、后橋、發(fā)動機(jī)支架等)的數(shù)控彎曲、預(yù)成形和內(nèi)高壓成形技術(shù)，我司已經(jīng)成熟掌握和應(yīng)用，并攻克了一系列成形過程的技術(shù)難點(diǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中有效地解決了起皺、破裂和減薄率等“老大難”問題，提高了成品率。

　　我司的內(nèi)高壓成形設(shè)備

　　目前，我司已為國內(nèi)外多個知名汽車主機(jī)廠及其供應(yīng)商研發(fā)過上百款汽車零部件產(chǎn)品，而且交付了數(shù)十臺1000T至5000T不等的液壓成形設(shè)備供客戶使用。未來，我司將進(jìn)一步加大對液壓成形技術(shù)和智能裝備的研發(fā)投入，為我國液壓成形行業(yè)的發(fā)展壯大貢獻(xiàn)力量。