为了探究汽车排气系统波纹管的疲劳寿命影响机理,基于ABAQUS软件建立了某型号汽车波纹管液压成形和静力学分析有限元模型,通过扫描电子显微镜、X射线衍射等测试手段研究了不同特征区成形后的组织演变机理。由于波纹管高周疲劳试验条件的局限性,采用预应变模拟法实现了波谷区的高周疲劳加载。有限元结果表明,成形后波谷处真应变为0.03~0.10,波峰处为0.20~0.29,轴向拉伸、周向扭转和横向弯曲3种实际工况条件下的应力集中都在波谷处。物理试验结果表明,液压成形后不同特征区形变诱导马氏体相变程度随应变上升不断增强,TiN轴比先变大后又由于发生破碎进而降低。通过对比0.1预应变试样和波谷试样的组织形貌差异验证了物理模拟试验的有效性。高周疲劳试验结果显示,成形带来的亚稳态奥氏体含量降低和TiN伸长对波谷区疲劳性能有较大损害。

液压成形是依靠高压液体使金属坯料贴模成形的柔性加工工艺，具有成形产品质量轻、刚度好、形状及尺寸精度高、模具简单和生产周期短等诸多优点。在浅拉延大尺寸覆盖件液压成形过程中，如何设计加载路径，是液压成形技术的一个重要课题。文章采用数值模拟，对轿车顶盖的液压成形加载路径进行设计，同时对比分析了传统拉延与液压成形的成形性，结果表明液压成形汽车外覆盖件具有明显优势。