薄壁件用“脹芯”還是“漲芯”？力學分析揭曉答案！

在薄壁件加工領域，“脹芯”與“漲芯”常被混用，但“脹芯”才是正確且通用的行業術語，指通過內部擴張使工件成形的工藝核心。關鍵在于：薄壁件能否成功應用脹芯工藝，力學分析是決定性因素！

薄壁件脹芯的力學挑戰：

1. 應力集中與屈服風險： 薄壁意味著材料少，剛度低。脹芯產生的徑向擴張力若過大或不均勻，極易在局部區域產生遠超材料屈服強度的應力，導致不可逆塑性變形甚至開裂。

2. 失穩變形（起皺/凹陷）： 薄壁結構在受壓時容易發生屈曲失穩。脹芯過程中，如果支撐不足或脹形力方向控制不佳，工件可能發生非預期的皺褶或凹陷，而非均勻膨脹。

3. 回彈控制難題： 薄壁件卸載后回彈效應顯著。脹芯力撤銷后，若材料彈性變形比例大或工藝參數不當，工件尺寸和形狀會嚴重偏離目標，精度難以保證。

力學分析的優化方向：

1. 均勻受力設計： 核心在于優化脹芯頭的結構（如分瓣數量、型面）和材料（常選彈性聚氨酯），確保擴張力均勻傳遞至工件內壁，最大限度減少應力集中點。

2. 精準壓力控制： 通過有限元分析（FEA）模擬，精確計算并控制脹形壓力，確保其足以使材料發生塑性變形達到目標形狀，但絕不超出其承載極限，避免破裂。

3. 充分外部支撐： 為抵抗失穩，精密匹配的剛性外模不可或缺。外模提供反作用力，約束工件僅在型腔允許的方向均勻膨脹，抑制起皺和畸形。

4. 材料與工藝適配： 分析薄壁材料的力學性能（屈服強度、延伸率、硬化指數），針對性選擇脹芯介質硬度、加壓速度及保壓時間，優化變形過程，控制回彈。

結論：

“脹芯”是薄壁件精密成形的關鍵工藝，其成功與否高度依賴力學分析。通過精確模擬應力分布、變形行為和潛在失效模式，工程師能優化脹芯頭設計、外模支撐、壓力參數及材料選擇，在確保工件完整性的前提下實現高精度、高質量的成形。離開力學分析，薄壁件脹芯就如盲人摸象，風險極高！