進(jìn)入21世紀(jì)，隨著工業(yè)制造技術(shù)的不斷創(chuàng)新發(fā)展和研究應(yīng)用，塑性成形技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。國標(biāo)三通的液壓成形技術(shù)己經(jīng)成為先進(jìn)塑性成形技術(shù)中研究的一個(gè)熱點(diǎn)。尤其在汽車制造工業(yè)中，許多組合件、壓焊件和車身框架都可以被更輕、更強(qiáng)、更精確和更便宜的液壓成形零部件所代替。
與傳統(tǒng)的鑄造、焊接、鍛造和機(jī)加工等工藝技術(shù)相比，管件的液壓成形技術(shù)綜合運(yùn)用了彎曲、局部成形、脹形或擠壓與脹形復(fù)合成形等工藝對(duì)管料進(jìn)行塑性加工，能夠獲得復(fù)雜的空心零件。由這種工藝生產(chǎn)出的零件與傳統(tǒng)工藝相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
①金屬的空間分布合理，在保證強(qiáng)度和剛度要求的情況下，能使零件重量減輕30^75%；
②由于是對(duì)管料的冷成形，制件具有精細(xì)組織、良好的金屬流線組織及均勻的壁厚，機(jī)械力學(xué)性能優(yōu)良；
③制件表面光滑，質(zhì)量好，外形尺寸精度高，后續(xù)機(jī)加工量少，生產(chǎn)率較高；
④制件的形狀可較為復(fù)雜，目前由多個(gè)零件焊接或拼裝的復(fù)雜結(jié)構(gòu)可以用整體成形來生產(chǎn)，工序簡單，整體性能好；
⑤模具結(jié)構(gòu)簡單，力場變化連續(xù)且分布較為均勻，無沖擊載荷，壽命較高；
⑥可成形的材料種類較多，適合于冷成形的材料幾乎都可用于成形空心零件，如低碳鋼、不銹鋼、銅合金、鋁合金等，使用超高壓脹形還可生產(chǎn)中間帶有冷熱絕緣、隔熱、隔振的陶瓷夾層零件。
正是由于這些優(yōu)點(diǎn)，管件液壓成形零件得到了越來越廣泛的應(yīng)用，能替代部分鍛件、鑄件和焊接件，廣泛的應(yīng)用于航天航空、汽車空調(diào)、辦公設(shè)備、家用電器等方面，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。因此該項(xiàng)技術(shù)的研究已成為塑性加工的前沿和熱點(diǎn)。
而無縫三通管的液壓成形技術(shù)又是該項(xiàng)技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛的部分，同時(shí)，也是液壓成形技術(shù)在管件成形生產(chǎn)中應(yīng)用較為基礎(chǔ)的部分，該種生產(chǎn)方法主要是利用專門的液壓系統(tǒng)產(chǎn)生高達(dá)數(shù)百甚至上千MPa的成形壓力最終使碳鋼三通管成形。由于此法的成形壓力場分布均勻穩(wěn)定，成形產(chǎn)品質(zhì)量好，在冷成形中應(yīng)用范圍廣，在美德日俄等國的科研機(jī)構(gòu)和大型企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)國標(biāo)無縫三通管液壓成形技術(shù)的深入研究和對(duì)其規(guī)律的掌握將促進(jìn)管件液壓成形技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用。
國外三通安全操作研究現(xiàn)狀
在國外最早美蘇兩國在30^40年代就已經(jīng)開始這方面的研究，初期主要是為軍事工業(yè)服務(wù)，只限于變形不大的兩通管件。1965年，日本發(fā)表了一篇關(guān)于銅管液壓成形成為小型國標(biāo)三通管件的文章。到了70年代，日本己經(jīng)能夠大批量的生產(chǎn)直徑達(dá)305mm的鋼件。在自行車車架上的多通管接件，幾乎均為液壓成形方法生產(chǎn)，成形壓力為100~300MPa。其采用的是逐漸施壓的系統(tǒng)，收到了安全操作、精確調(diào)整液壓和提高制件成形比的效果。60年代末，美蘇等國開展了復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下金屬變形行為的研究，其研究成果迅速應(yīng)用于管件的液壓成形中，使得能夠應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)的多通管件的形狀越來越復(fù)雜，質(zhì)量越來越高。80年代初，前蘇聯(lián)擠壓成形國標(biāo)無縫三通通和等徑四通的支管的長徑比達(dá)到了1.2。到了90年代，俄國已經(jīng)能夠液壓成形欽合金、鋁合金及耐腐蝕高強(qiáng)度鋼等塑性較低的材料，生產(chǎn)出壁厚大于0.5mm、外徑D=50一一120mm、支管長L<0.5D的國標(biāo)三通。
現(xiàn)在，美、俄、德、日等技術(shù)發(fā)達(dá)國家采用專用液壓機(jī)對(duì)管件進(jìn)行塑性加工，成形壓力高達(dá)15OOMPa，生產(chǎn)出較為復(fù)雜的多通管件、轎車凸輪軸、轎車車架等
空心零件，提出了成形工程的概念。但是液壓系統(tǒng)必須采用液壓增壓系統(tǒng)才能獲得成形所必需的高壓或超高壓，存在系統(tǒng)復(fù)雜、技術(shù)難度大、投資大、生產(chǎn)率低等缺點(diǎn)。
根據(jù)美國鋼鐵研究院汽車應(yīng)用委員會(huì)的調(diào)查結(jié)果，在北美制造的典型轎車中，空心輕體件在轎車總量的比例已從15年前的10%上升到16%，而在中型面包車、大吉普和皮卡車中的比例還要高，因此美國有關(guān)大學(xué)，研究機(jī)構(gòu)和公司十分重視內(nèi)高壓液壓成形技術(shù)，已于幾年前開始著手研究開發(fā)，近年來加大研究開發(fā)的力 度。美國三大汽車公司和十大鋼鐵公司成立“汽車與鋼鐵作液力成形工業(yè)資源組織(Auto/SteelPartnershipHydroformingIndustryResourceGroup)"，美國克萊斯勒(Kreisler)汽車公司于1990首先引進(jìn)內(nèi)高壓技術(shù)生產(chǎn)了儀表盤支梁。目前美國最大的汽車公司通用汽車公司(GM)已用液壓成形技術(shù)制造了發(fā)動(dòng)機(jī)托架、散熱器支架、下梁、棚頂托梁和內(nèi)支架等空心輕體件。據(jù)一項(xiàng)調(diào)查表明，估計(jì)到2004年北美生產(chǎn)的典型車型中將有50%零件采用內(nèi)高壓成形技術(shù)制造。
德國于70年代末開始對(duì)內(nèi)高壓成形技術(shù)進(jìn)行研究，并率先開始在工業(yè)生產(chǎn)中采用內(nèi)高壓成形技術(shù)制造汽車輕體構(gòu)件。德國奔馳汽車公司(DAMLERBENZ)于1993年建立其內(nèi)高壓成形車間，寶馬公司己在其幾個(gè)車型上應(yīng)用了內(nèi)高壓成形的零件。目前在汽車上應(yīng)用有：(1)排氣系統(tǒng)異形管件；(2)副車架總成；(3)底盤構(gòu)件、車身框架、座椅框架及散熱器支架；(4)前軸、后軸及驅(qū)動(dòng)軸；(5)安全構(gòu)件等。液壓成形工藝除了生產(chǎn)汽車飛機(jī)上使用的各種輕體件外，目前還利用該技術(shù)生產(chǎn)管道工業(yè)中用到的各種類型的管件及管接頭，如碳鋼三通管件，多通管件、旋轉(zhuǎn)管接頭等等。
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