摘要
欠充应以规定截面上的目标轮廓与实测轮廓为准，并写明测量阶段、基准、方法和验收要求，不能只凭外观判断。
圆角、过渡段、预成形截面、贴模顺序、内压、轴向进给和摩擦共同影响填角结果，单独提高某一项不能构成通用解决方案。
试模调整应保留可对比的样件和循环记录。仿真与局部壁厚可用于缩小排查范围，最终是否合格仍由项目规定的测量和验收要求确定。
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欠充现象的判定依据
应先用可重复测量的轮廓偏差描述欠充程度。记录中需说明轴向位置、截面方向、图纸或数模版本，以及样件是在预成形后、最终整形后还是卸压回弹后测量。
测量截面、基准或阶段不同，两组结果不能直接比较。切片、扫描、坐标测量或专用检具也可能采用不同的数据表达方式，应按项目规定选用，并在各轮试模中保持一致。
| 核对项 | 记录内容 | 作用 |
|---|---|---|
| 目标 | 图纸或数模版本、截面位置、方向、轮廓和公差 | 明确样件应达到的几何 |
| 样件条件 | 管材批次、预成形情况、成形阶段和卸压条件 | 防止把中间状态与成品混为一谈 |
| 测量 | 基准、方法、截面提取方式和偏差表达 | 保证各轮结果可以比较 |
| 验收 | 受控特征、限值和抽样要求 | 区分工艺排查与成品判定 |
管坯、预成形与初始间隙
填角难度不能只看成品圆角。较小的目标圆角或突变的轴向过渡可能增加最终贴模难度；实际管坯尺寸、壁厚分布和预成形后的截面还会共同决定初始间隙与最早贴模区域。
Kridli 等人针对直圆管向方形截面成形的规定试样和模型条件，研究了初始壁厚、材料硬化、模具圆角、压力、填角和壁厚响应之间的关系。这项研究说明圆角几何与材料响应需要一起看，但不能从中提取适用于空间弯曲件或其他截面的通用圆角和压力。
Koç 和 Altan在同一分析中考察了几何、材料、内压与轴向进给的相互作用。其解析方法可用于前期筛查，不能替代复杂零件的实际预成形、接触和试模记录。
截面周长可以用来找出材料需求较高的位置，但不能据此确认某个圆角一定能够填满。过渡长度需结合相邻截面、弯曲、预成形、模具约束和加载路径评估，不能套用统一比例。
贴模顺序与材料流动
管壁一旦与模具接触，局部滑动和材料继续流动的条件就会改变。较早贴模的区域可能限制后续材料通过，较晚贴模的区域则可能在最终整形阶段继续承受变形。只看最终样件，通常无法还原这一过程。
Wang、Song 和 Yuan采用退火态 5A02 铝合金管，按论文规定经历液压弯曲、预成形和多边形截面内高压成形。在该试样和工艺条件下，一个较晚贴模的圆角出现应变集中并发生爆裂。这个结果说明贴模顺序值得记录，不能扩大为最后贴模的位置一定欠充或爆裂。
- 预成形样件尺寸、装模方向和初始间隙；
- 轮廓偏差首次能够测出的成形阶段；
- 样件表面与模具上的接触痕迹；
- 项目范围内中间样件或仿真的贴模先后结果；
- 同一时间基准下的接触现象、内压和冲头位置记录。
未贴模处可能只是结果。造成材料受阻的位置，也可能在更早贴模的区域、预成形过渡处或上游弯曲段。
内压、轴向进给与实际补料
内压推动管壁向型腔扩张，轴向进给则是冲头在管端实施的机器动作。两项记录都不能单独说明圆角得到了多少材料。
增加冲头行程，并不意味着等量材料已经补入目标截面。弯曲、贴模和摩擦都可能阻碍材料传递，使材料停留或堆积在其他位置。仅提高最终整形阶段的内压，也可能只会增加局部拉伸，甚至提高减薄或开裂风险，而没有解除原有的材料流动限制。
| 记录 | 能够说明什么 | 不能单独证明什么 |
|---|---|---|
| 内压曲线 | 循环中的压力水平和建立时机 | 圆角已经贴模或材料已经到位 |
| 冲头位置、轴向进给记录 | 管端工具的动作和时序 | 目标区域获得的实际补料量 |
| 截面轮廓 | 欠充位置和偏差大小 | 唯一根因 |
| 局部壁厚 | 选定位置的材料响应 | 完整材料流动路径 |
D’Amours 等人针对规定的焊接 AA5754 铝管，比较了不同填角圆角半径与端部进给量组合。不同组合得到的结果并不相同，增加进给量也没有在所有组合中持续改善结果。论文中的行程、圆角、压力和试验结果不能直接用于规定其他零件的参数。
摩擦与润滑条件
管壁贴模后，摩擦会影响其继续滑动，也会影响管端输入的材料能否传到目标区域。排查时不能只记录润滑剂名称，还应记录涂覆范围、管材与模具表面、接触压力及贴模顺序。
Orban 和 Hu建立了圆管向方形截面成形的解析模型。在其假设条件下，接触摩擦会限制材料流动，并改变填角过程中的应变和壁厚响应。该结论支持把摩擦纳入排查，不能用于确定生产摩擦系数、润滑剂或其他零件的修正方法。
润滑与接触条件需要稳定、可重复，不能简单理解为摩擦系数越低越好。试模记录应注明润滑剂、涂覆方式、表面状态和接触痕迹，再与轮廓、内压和进给记录对照。未被记录的润滑或表面变化，容易被误判为压力或进给效果。
局部壁厚的辅助判断
局部壁厚可辅助判断圆角是如何接近目标轮廓的。欠充区域如果已明显减薄，可能说明该处主要依靠拉伸而实际补料不足；轮廓仍未贴模而局部变形有限时，则可进一步核对初始间隙、接触状态和升压阶段。无论哪种情况，都不能脱离来料状态和循环记录直接确定原因。
壁厚对照应以实际来料分布为基线，测点应与轮廓测量使用同一截面和坐标基准。如果目标区域上游出现局部增厚或波纹，可进一步核对材料是否在到达目标区域前堆积，但仍需单独分析该形状的成因。
本页不展开壁厚分布机理，也不设置减薄验收值。壁厚测量位置、方法和成品判定应按相应图纸及项目要求另行确定。
试模变量的对照方法
试模排查的前提是各轮结果可以比较。每轮应只改变一个计划内变量，并尽量保持其他可记录条件一致；允许调整的范围仍受安全要求、模具限制和验证计划约束。
| 排查问题 | 可安排的对照 | 结论适用范围 |
|---|---|---|
| 初始间隙是否影响贴模 | 比较几何差异已经测量并记录的预成形样件 | 只适用于该组预成形条件和循环 |
| 最终内压段是否影响剩余间隙 | 在批准范围内比较最终压力段，并保留其他输入记录 | 不能形成通用填角压力 |
| 冲头动作是否转化为补料 | 将冲头记录与截面轮廓、局部材料响应同时比较 | 冲头行程仍不等于实际补料量 |
| 润滑或接触条件是否参与 | 在规定方案内比较已记录的润滑和表面条件 | 不能据此给出通用摩擦值 |
| 欠充从哪个阶段开始 | 比较试模计划内的中间样件或轮廓 | 仍需结合上游条件判断根因 |
项目如果使用仿真，可用它比较贴模先后、应变集中和输入变化趋势。仿真结果取决于几何、材料数据、接触和边界条件，只能与实测样件互相核对，不能直接代替成品验收。
欠充排查所需资料
仅凭一张成品照片，通常无法判断欠充形成于哪个阶段。排查时宜准备以下资料：
- 图纸和数模版本、目标截面、轮廓及公差；
- 实际管材尺寸、壁厚、材料条件、相关焊缝方位和批次；
- 预成形样件尺寸及其装模方向；
- 采用同一时间基准的内压和冲头位置记录；
- 润滑剂、涂覆方式以及表面或接触变化；
- 欠充首次出现的样件和有代表性的对照样件；
- 按规定方法取得的轮廓与选定位置壁厚数据；
- 成品判定采用的阶段、方法、抽样和验收要求。
这些资料有助于区分问题主要与几何、预成形、贴模、加载路径还是材料流动有关，但不能保证调整某一项参数就能消除欠充。需要针对具体零件沟通图纸和现有资料的评估范围时，可通过水艺源官网的内高压成形能力页面联系。
常见问题
管材内高压成形为什么会出现圆角欠充？
欠充是否应先提高整形压力？
是否存在通用的最小成形圆角？
增加轴向进给是否一定能改善填角？
最后贴模的圆角就是欠充原因吗？
仿真能否直接证明样件填角合格？
参考文献
- Kridli, G. T., Bao, L., Mallick, P. K., and Tian, Y. “Investigation of thickness variation and corner filling in tube hydroforming.” Journal of Materials Processing Technology, 133(3), 287–296, 2003.
- Orban, H., and Hu, S. J. “Analytical modeling of wall thinning during corner filling in structural tube hydroforming.” Journal of Materials Processing Technology, 194, 7–14, 2007.
- Wang, X., Song, P., and Yuan, S. “Investigation on Corner Filling Process in Hydroforming of Thin-Walled Aluminum Alloy Tubular Part with Polygonal Sections.” Materials Transactions, 53(5), 796–800, 2012.
- D’Amours, G., Rahem, A., Williams, B., Worswick, M., and Mayer, R. “Crashworthiness of Aluminium Tubes; Part 1: Hydroforming at Different Corner-Fill Radii and End Feeding Levels.” AIP Conference Proceedings, 908, 787–792, 2007.
- Koç, M., and Altan, T. “Prediction of forming limits and parameters in the tube hydroforming process.” International Journal of Machine Tools and Manufacture, 42(1), 123–138, 2002.