[發明專利]一種高溫用柔性增壓缸

無效

• 申請號: 201110006852.8
• 申請日: 2011-01-13
• 公開（公告）號: CN102094857A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發明（設計）人: 郎利輝;張虎;劉寶勝;李慧麗;蔡高參
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F15B3/00
• 分類號: F15B3/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 趙文利

技術領域

本發明涉及一種能用于鈦合金等高溫成形材料成形的增壓裝置，具體來說是一種能耐受750℃至850℃左右高溫，并能使用高溫柔性成形介質的增壓缸。

背景技術

隨著材料科學的發展、環保問題的日益嚴重以及能源危機的沖擊，輕質、高強度、耐高溫的新型結構材料的需要越來越迫切。鈦合金等新興材料因密度低、比強度高、耐蝕可焊等優點使其得到廣泛應用。不再局限于航空、航天、兵器等軍用領域，而且已進入到具有巨大市場潛力的民用工業領域，近年來，這些材料在石油、化工、汽車、生物醫學和文體用品等領域也得到了廣泛應用，并已成為新工藝、新技術、新設備不可缺少的金屬材料。

鈦合金等材料薄壁件塑性變形范圍窄小，易開裂、回彈嚴重、成形困難，大回彈造成零件貼模性差，卸載后通常表現出較為明顯的形狀變化，影響著制件的幾何精度，嚴重者會導致零件超差失效。另外，由于回彈變形的相互牽制作用所產生的殘余應力還能引起成形后的零件在存放或工作期間出現開裂。所以這些材料成了公認的在室溫下難加工材料，因而通常在熱環境下進行成形加工，溫熱柔性介質成形是一種新的板料軟模成形技術，采用某種高溫傳力介質，如高溫橡膠、聚氨醋等粘性介質或液態的等離子水和高溫高壓油或固態的特種粉末等作為軟凸(凹)模，再用剛性凹(凸)模，在傳力介質的作用下使板材成形。尤其適合于航空航天、汽車等領域多品種、復雜形狀鈦合金、鎂合金、復合材料等板材成形。鈦合金板材尤其高溫鈦合金等板材由于其成形溫度高，故溫熱柔性介質成形難度大，國內尚無人涉及。

液壓增壓缸是液壓柔性成形工藝系統中的重要組件，它將由液壓泵傳遞過來的低壓通過缸內的活塞面積比轉化為高壓并輸出，其原理公式為：P₁/P₂＝S₂/S₁，即低壓端與高壓端的壓強比等于低壓端與高壓端的面積反比。

目前，常用增壓缸使用普通鋼作為制造材料，結構包括低壓端、高壓端、活塞和缸體幾部分。使用時，液壓泵對低壓端充入液壓油，通過低壓端與高壓端活塞的面積比輸出高壓，使高壓腔內液壓油獲得高壓，進而實現增壓功能。但是，這樣的普通增壓缸只適用于常溫或不超過液壓油耐熱極限的工作狀況(大多數情況＜400℃)。但在利用高溫柔性介質成形工藝制造鈦合金等制件時，由于成形溫度多在750℃左右，一般增壓缸的缸體材料與液壓油無法耐受如此高溫進而失效，故而成為實現高溫柔性介質成形工藝的技術瓶頸。

因此設計出一種可以滿足高溫柔性介質成形工藝的柔性增壓裝置，能夠耐受750℃至850℃左右高工作溫度，并具有特殊結構設計，使其能夠采用能耐受高溫的柔性介質作為工作介質，成為本領域技術人員迫切需要解決的技術難題。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有增壓缸不適用于高溫柔性介質成形工藝的缺陷，提供一種增壓缸，該增壓缸缸體與活塞不僅能承受750℃至850℃左右高溫，通過特殊冷卻構件的設計，在使用普通高溫液壓油的條件下即可正常工作，并通過對缸體進行特殊結構設計，使使用能夠耐受超高溫度的柔性成形介質成為可能。

本發明的一種高溫用柔性增壓缸，包括連桿、低壓端缸體、低壓端活塞、迷宮式冷卻水腔、高壓端缸體、高壓端活塞和高壓端套筒；低壓端缸體、迷宮式冷卻水腔、高壓端缸體、高壓端套筒依次順序固定連接，低壓端缸體底部設有第一油口，外圍側壁設有第二油口；迷宮式冷卻水腔分別設有進水口和出水口；連桿一端穿過低壓端缸體底部中心連接行程開關，另一端連接低壓端活塞，低壓端活塞另一面連接高壓端活塞，低壓端活塞位于低壓端缸體內部的空腔，高壓端活塞位于迷宮式冷卻水腔、高壓端缸體和高壓端套筒內部的空腔中，低壓端活塞外壁與低壓端缸體內壁尺寸配合，高壓端活塞的側壁與高壓端缸體、高壓端套筒內壁尺寸配合；低壓端缸體由低壓端活塞分為兩個空腔，形成低壓腔，高壓端缸體、高壓端套筒和高壓端活塞包圍而成的空腔，形成高壓腔。

本發明的優點在于：

(1)增壓缸能夠在750℃至850℃左右高溫長時間工作；

(2)低壓腔內以及與低壓腔相連的液壓泵、油管、油箱等組成的液壓控制回路中可使用普通高溫液壓油控制增壓缸動作，而不必擔心液壓油溫度過高進而失效；

(3)由于使用低熔點合金或耐熱陶瓷顆粒作為高溫柔性成形介質，本發明使用一個高壓端套筒，直接將增壓器高壓端與成形模具下模連接，便于柔性介質的添加以及低熔點合金冷卻凝固后取出，并保證筒壁與高壓端活塞的密封；

(4)模塊化設計，方便各組件拆裝更換及獲得不同的增壓比。

附圖說明