[發明專利]提高階梯空心變徑管壁厚均勻性的成形方法

無效

• 申請號: 201110102587.3
• 申請日: 2011-04-22
• 公開（公告）號: CN102228932A
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發明（設計）人: 林俊峰;李峰;馮蘇樂
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B21D35/00
• 分類號: B21D35/00;B21D26/033;B21D26/14
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 徐愛萍

技術領域

本發明涉及一種階梯空心變徑管的成形方法。

背景技術

在航空、航天和汽車工業等領域，減輕結構質量以節約運行中的能量是人們長期追求的目標，也是現代先進制造技術發展的趨勢之一。結構輕量化有二條主要途徑：一是材料途徑，采用鋁合金、鎂合金、鈦合金和復合材料等輕質材料；二是結構途徑，對于承受彎扭載荷為主的結構，采用空心變截面構件，可以減輕質量又可以充分利用材料的強度和剛度。內高壓成形正是在這樣的背景下開發出來的一種減重、節材、節能，具有廣泛應用前景的空心輕體結構件的新型先進制造技術。在鋁合金、鎂合金及高強鋼等輕質金屬材料被廣泛應用的同時，空心變截面構件成為首選的理想結構形式。

在工業領域有一種特殊結構的階梯空心變徑管，它的主要特征是整個零件中間段的直徑最短，左右兩端次之，在中間和兩端之間的部位直徑最大，整個結構是左右對稱分布的，如圖1所示。

在以前這種結構的零件的成形方法一般是選取與中間位置處(最小直徑)相同尺寸的管件，放到成形模具中，然后兩端管坯密封，中間高壓成形，如圖2所示。但是這種方法對于最大膨脹量的兩個部位，會由于局部變形量大，導致壁厚減薄進而發生開裂。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有階梯空心變徑管成形方法由于局部變形量大導致壁厚減薄而發生開裂的問題，提供一種提高階梯空心變徑管壁厚均勻性的成形方法。

本發明是通過下述方案予以實現的：所述方法包括以下步驟：步驟一、選擇空心管件作為原始坯料，空心管件的直徑等于成形管件端部直徑；步驟二、首先對空心管件進行電磁縮徑成形，在空心管件的中部纏上線圈，并連成串聯電路，然后合上開關，將線圈通電，線圈產生磁場力，使空心管件的中部產生縮徑變形，通電時間為0.015秒-0.020秒；步驟三、將縮徑后的空心管件對中放到成形模具的型腔中，使空心管件的縮徑處位于型腔中兩個凸起型面之間，采用左密封沖頭和右密封沖頭對空心管件的兩個端口同時實施密封處理；然后逐漸施加內壓進行內高壓液力成形，施加的內壓為20-100Mpa，施加內壓的時間為30秒-120秒；步驟四、成形完畢后，卸去內壓，移除左密封沖頭和右密封沖頭，抬起模具的上模，取出成形管件。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果：本發明應用的方法是采取與成形管件的兩端位置處直徑相同尺寸的管件作為原始坯料，先進行電磁成形，對中間處的管坯進行縮徑成形，使中間處的管坯直徑等于或小于零件中間部位的最小直徑，然后再放到模具中進行內高壓成形。這樣做的好處是使零件直徑最大部位處的膨脹量大為減低。

附圖說明

圖1本發明方法成形的零件結構示意圖，其中D2＞D1＞D3；圖2是使用傳統內高壓成形方法成形零件時的模具剖面圖；圖3是利用本發明方法成形此類零件時的模具剖面圖；圖4是對原始管坯進行電磁縮徑成形的示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：下面結合圖3和圖4明本實施方式，本實施方式的方法包括以下步驟：步驟一、選擇空心管件3作為原始坯料，空心管件3的直徑等于成形管件端部直徑D2；步驟二、首先對空心管件3進行電磁縮徑成形，在空心管件3的中部纏上線圈5，并連成串聯電路，然后合上開關，將線圈5通電，線圈5產生磁場力，使空心管件3的中部產生縮徑變形，通電時間為0.015秒-0.020秒；步驟三、將縮徑后的空心管件3對中放到成形模具2的型腔中，使空心管件3的縮徑處位于型腔中兩個凸起型面之間，采用左密封沖頭1和右密封沖頭4對空心管件3的兩個端口同時實施密封處理；然后逐漸施加內壓進行內高壓液力成形，施加的內壓為20-100Mpa，施加內壓的時間為30秒-120秒；步驟四、成形完畢后，卸去內壓，移除左密封沖頭1和右密封沖頭3，抬起模具2的上模，取出成形管件。

以圖1所示的零件尺寸為例，用常規液壓成形方法的成形模具剖面圖如圖3所示，其最大變形截面處的截面變化為由Φ16mm成形到Φ32mm，膨脹量為100％。而應用本發明的成形方法的成形模具剖面圖如圖4所示，其最大變形截面處的截面變化為由Φ20mm成形到Φ32mm，膨脹量為60％，可見其膨脹量由100％減少到60％，改善了變形的不均勻性，減低了壁厚的減薄率，使成形后的零件的壁厚分布更均勻了，尤其是對于大截面差(管件最大與最小直徑比值)這種結構的零件，本方法的優越性體現得更明顯。

具體實施方式二：本實施方式的步驟三中當原始坯料的材質為鋁合金時，施加的內壓為20-30Mpa。其它步驟與具體實施方式一相同。