摘要
爆裂失稳起始与可见裂口相互关联，但现场不一定能清楚观察到两个独立阶段。裂口在继续加载中可能扩展，最终开口的长度和方向不能单独用来判定根因。
排查时要让失效样件、管材批次和实际循环互相对应：既看裂口相对于弯曲、过渡、模具接触和焊缝的位置，也看内压—轴向进给曲线、左右冲头响应、异常掉压及局部对照结果。
不同材料、管材尺寸、端部约束、加载路径、摩擦接触和前道应变历史会改变失效表现，因此不能给出适用于所有零件的爆裂压力、极限应变、最薄位置或固定裂口方向。
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失效样件与成形记录的对应
调整参数前，先确认失效样件对应的零件版本、管材来源和批次、管坯及焊缝方位、工艺版本、模具装夹状态和成形循环。样件如果无法对应到实际循环，只能用于观察最终裂口，难以确认异常最早出现在哪个阶段。
| 核对对象 | 需要保留的资料 | 可用于判断的内容 |
|---|---|---|
| 样件与图纸 | 零件编号与版本、裂口坐标、原始照片、断开的配对件和未清洗表面 | 当前样件的几何位置和最终外观 |
| 管材与管坯 | 供应来源、批次、交货条件、实际尺寸、焊缝或挤压特征方位、预弯或预成形记录 | 进入该循环的实际管坯条件 |
| 模具与装夹 | 模具版本、管坯放置方向、端部密封和支撑、润滑、清洁及已知调整 | 该样件对应的接触和边界条件 |
| 设备循环 | 配方版本、循环编号、内压、左右冲头力或位移、模具位置和异常掉压 | 设备记录到的实际加载过程 |
裂口位置与首次异常阶段的确认
裂口位置应以零件稳定基准为起点，记录轴向坐标、圆周方位、走向、长度、分支和两端位置，同时标注它与弯曲区、截面过渡、模具接触边界、焊缝、管端及切边区的关系。撕裂边缘会继续变形，不宜作为唯一测量基准。
Xia 在其管材内高压成形分析中，把局部承载能力开始失稳称为爆裂失稳起始，把随后形成的开口描述为 splitting（Xia，2000）。现场设备和中断样件未必能分辨两个时点，因此记录中应写明“首次确认出现裂口”或“首次出现异常掉压”，不要把推测写成已经观察到的事实。
Chu 和 Xu 在铝挤压管自由胀形研究中分析了屈曲、起皱和爆裂的竞争关系，并在其试样条件下观察到沿轴向开裂（Chu 和 Xu，2004）。这一现象不能外推为所有零件都沿轴向开裂，也不能把论文中的材料、尺寸或压力作为闭模件和焊管的通用界限。
Korkolis 和 Kyriakides 针对各向异性铝管的试验表明，轴向—环向载荷路径和材料各向异性会改变局部化及裂口取向，模型与实测在不同条件下的符合程度也不相同（Korkolis 和 Kyriakides，2008）。因此，纵向、环向或斜向裂口都只是线索，不能单凭方向认定“压力过高”或某一材料特征失效。
- 区分局部缩颈、表面线痕、尚未贯通的裂纹和已经张开的裂口；
- 记录最早可确认异常发生在装模、闭模、早期胀形、轴向进给、逐步贴模还是最终整形阶段；
- 保留一个同批次未失效样件，并在条件允许时保留更早阶段的中断样件；
- 最终裂口继续扩展后可能覆盖最初局部化区域，不能用最终开口反推全部过程。
裂口附近的管材、焊缝与壁厚对比
应把裂口附近的壁厚、表面和焊缝状态，与同件未失效区域或同批次、同配方的未失效样件作对比。每个测点都要注明位置、方向和工序状态。裂口已经张开或材料脱落后，单个事后壁厚值不能还原开裂前的壁厚分布。
Hama、Asakawa 和 Makinouchi 研究某汽车管件断裂时，把预弯、闭模和内高压成形的连续变形历史纳入分析，也考察了焊缝区域建模的影响（Hama、Asakawa 和 Makinouchi，2004）。该研究说明，排查这类零件时不能忽略前道成形历史和焊缝状态；但裂口靠近焊缝，并不足以证明焊缝就是原因。
Stevenson、Ng 和 Polidoro 研究受内压弯管失效时，同样把制管、弯曲和后续受压看作连续历史（Stevenson、Ng 和 Polidoro，2004）。实际项目应保留预弯或预成形后的几何、局部壁厚和方位资料，但不能据此把所有弯管开裂都归因于预弯。
| 对比对象 | 至少记录什么 | 不能直接得出的结论 |
|---|---|---|
| 裂口附近与同件对照区 | 位置、壁厚、表面、接触痕迹、局部截面和焊缝相对方位 | 裂口处事后最薄就等于最初失稳点 |
| 失效件与同批未失效件 | 管材批次、管坯方向、预弯或预成形、润滑、装坯和循环记录 | 一件未失效样件代表工艺已经稳定 |
| 不同批次或焊缝方位 | 实际尺寸、材料记录、焊缝局部轮廓及相同位置的成形结果 | 材料牌号相同就不存在来料差异 |
内压、轴向进给与模具接触过程的核对
把内压、左右冲头力或位移、模具或压合位置及异常掉压放到同一时间轴上。优先采用设备实际反馈；设定曲线只能说明指令，不能证明冲头、密封、管坯和模具都按设想运动，也不能证明冲头行程已经转化为目标区域的实际补料。
| 成形阶段 | 需对齐的记录 | 需要回答的问题 |
|---|---|---|
| 装模、密封与闭模 | 管坯位置、模具位置、密封接触、初始冲头力和装夹异常 | 管坯是否按预定方位获得支撑并形成压力边界 |
| 早期升压或自由胀形 | 压力斜率、首次冲头动作、未贴模长度和最早可见变化 | 局部拉伸或压缩失稳是否在大面积支撑建立前出现 |
| 轴向进给与逐步贴模 | 左右冲头响应、压力、管上标记移动和模具接触痕迹 | 材料是否真正到达裂口附近，还是在其他位置受阻 |
| 最终整形 | 压力变化、冲头力或位移、模具位置和掉压时点 | 首次确认的异常发生在最终贴模之前、过程中还是之后 |
内压、轴向进给、端部约束、摩擦和贴模顺序共同决定局部受力。增加冲头行程不保证材料到达开裂区，降低压力也不保证形成另一条稳定路径。拟调整的变量应对应到失稳首次出现的阶段，并同时检查新位置是否产生减薄、起皱或其他异常。
爆裂与开裂原因的逐项排查
爆裂或开裂通常不能由单项现象直接定因。应根据样件和循环记录，同时列出几种可能原因，分别核对支持现象、与判断不符的现象，以及能够区分不同原因的对比方法。最终裂口可能偏离最早局部化位置，多个因素也可能共同作用。
| 可能原因 | 核对内容 | 单项资料不足以证明 |
|---|---|---|
| 实际来料及局部材料状态 | 批次、交货条件、实际壁厚、焊缝方向、表面及已有材料记录 | 材料标准合格就一定可成形，或裂口靠近焊缝就由焊缝造成 |
| 局部几何与贴模过程 | 截面过渡、弯曲、无支撑跨度、模具痕迹和贴模顺序 | 最终裂口位置就是最初局部缩颈位置 |
| 内压—轴向进给过程及端部约束 | 实际内压、左右冲头响应、密封与支撑以及首次异常时点 | 峰值压力或冲头总行程可以单独确定根因 |
| 预弯与预成形历史 | 中间件实测几何、局部壁厚、应变历史表达和管坯方位 | 弯曲附近的开裂全部由预弯造成 |
| 润滑、摩擦及装模波动 | 润滑涂布、表面痕迹、装坯位置、模具情况和重复循环记录 | 单个成功或失败样件已经代表稳定趋势 |
只有当材料响应、几何、接触、边界条件和前道历史能够代表实际样件，并且模型经过实物结果核对时，仿真才可用于比较不同原因或工艺方案。仿真预测的高风险区不等于实测失效位置；是否采用仿真、测厚或断口分析，以及由谁实施，应按具体项目另行确认。
失效复现与单一变量对比
先在原记录条件下确认失效是否能够重复，再一次只改变一个变量。试验前应明确待验证的原因、调整范围、样件数量、停止条件、安全要求和试后检查项目；管材范围、测量坐标、样件处理及其余工艺条件应保持可比。如果配方和装调同时改变，即使裂口暂时消失，也无法判断具体是哪项变化起作用。
- 写明待验证的原因，以及该原因成立时预期出现的变化；
- 保留原始条件作为对照，不依靠操作者记忆；
- 记录完整循环，并检查原开裂区和可能转移到的新风险区；
- 试验只能在项目批准的模具、设备、材料和安全方案范围内进行；
- 根据结果判断该原因得到支持、被削弱、与记录矛盾或仍无法确定。
| 结果类型 | 可以确认 | 仍不能据此认定 |
|---|---|---|
| 现场观察 | 在指定位置和成形阶段首次确认裂口或异常掉压 | 尚未观察到的局部失稳起始和唯一根因 |
| 条件相关 | 失效与某批管材、装调或加载条件同时出现 | 因果关系 |
| 受控对比 | 在试验范围内，某项受控变化重复改变了失效表现 | 其他材料、几何、模具或量产条件 |
| 按项目要求验证 | 批准的工艺和验证方案满足项目规定的判定要求 | 其他材料、几何、模具或加载路径的通用爆裂界限 |
裂口推迟、转移或在一个样件上消失，只能说明该次对比的结果发生了变化。修正方案还要按项目要求复查壁厚、尺寸、表面、接口和功能，不能据此认定方案已经验证通过。
排查记录与后续验证要求
排查记录应分别列出已经确认的现象、仍待验证的原因、与假设不符的结果、缺少的资料、已完成的单一变量对比及后续检查要求。记录至少包括零件和管材信息、原始照片与保留样件、裂口坐标、实际内压—轴向进给曲线、模具接触情况、局部对比结果和每次参数调整的版本。
成形过程中出现裂口或明显掉压，说明制造循环发生异常，不能当作成品耐压或爆破试验结果。产品的泄漏、耐压、爆破、疲劳、耐久或寿命验证，必须针对实际交付配置，并按项目规范确定介质、压力、时间、温度、仪器、程序和判定标准。
需要结合具体图纸、样件和成形记录评估开裂问题时，可通过水艺源官网的管材内高压成形服务页面提交现有资料，先判断可评估的范围和仍需补充的信息。仅凭裂口照片不能确定唯一原因，仍需结合图纸、样件和成形记录判断。
常见问题
纵向裂口是否一定是内压过高造成的？
爆裂失稳起始是否等同于首次看到裂口？
成形过程中的最高内压能否当作成品爆破压力？
裂口靠近焊缝，能否直接认定为焊缝问题？
增加轴向进给是否一定能避免爆裂？
排查开裂问题需要准备哪些资料？
参考文献
- Chu, E., and Xu, Y. “Hydroforming of aluminum extrusion tubes for automotive applications. Part I: Buckling, wrinkling and bursting analyses of aluminum tubes.” International Journal of Mechanical Sciences 46(2), 263–283 (2004).
- Xia, Z. C. “Bursting for Tubular Hydroforming.” SAE Technical Paper 2000-01-0770 (2000).
- Hama, T., Asakawa, M., and Makinouchi, A. “Investigation of factors which cause breakage during the hydroforming of an automotive part.” Journal of Materials Processing Technology 150, 10–17 (2004).
- Korkolis, Y. P., and Kyriakides, S. “Inflation and burst of anisotropic aluminum tubes for hydroforming applications.” International Journal of Plasticity 24(3), 509–543 (2008).
- Stevenson, R., Ng, B.-C., and Polidoro, P. “Failure in Internally Pressurized Bent Tubes.” Metallurgical and Materials Transactions A 35, 1151–1158 (2004).