[發明專利]一種小半徑彎頭流體壓力成形方法

有效

• 申請號: 201110442504.5
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN102554009A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 郎利輝;程鵬志;許諾;訾燕;周勇
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B21D26/033
• 分類號: B21D26/033;B21D26/047
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于金屬壓力加工技術領域，特別是涉及一種小半徑彎頭流體壓力成形方法。

背景技術

管件的彎曲成形經過多年的發展已形成多種加工方法。根據不同的標準進行劃分，彎管成形方法可分為以下幾種：根據管坯在彎曲時是否加熱可分為熱彎加工與冷彎加工；根據彎曲方式的不同可分為拉彎、壓彎、繞彎、推彎、滾彎和擠彎；根據彎曲時管材的受限方式不同可分為管件內部受限、管件外部受限和管件內外受限；根據彎曲時有無芯料填充可分為有芯彎曲與無芯彎曲。此外，在一些特殊管材的彎曲成形過程中，需要根據具體情況增加一些特殊的設計，以滿足管件特定的成形要求。具體應用中，彎管成形工藝的選取要依據實際的零件結構性能要求和實現條件而定。因此在對管材進行彎曲加工時，必須根據管件的材料種類、精度要求及相對彎曲半徑R/D、相對厚度t/D而選用合適的彎曲加工方法，其中，D為管材外徑，t為管材壁厚，R為管件中心層彎曲半徑。

目前，國內外學者針對將薄壁小半徑導管彎曲制成小半徑彎頭的成形方法已開展了廣泛的研究，并取得了顯著的進步。其中小半徑彎頭是指相對彎曲半徑較小，相對彎曲半徑接近或小于1的彎頭，其中相對彎曲半徑是指彎曲半徑R與管材外徑D的比值，比如小半徑彎頭的彎曲半徑R＝15mm，管材外徑D＝20mm，其相對彎曲半徑為0.75。現有的小半徑彎頭成形方法主要包括焊接、鑄造、數控繞彎、壓彎、剪切彎曲、內中壓推彎、橡膠芯棒約束推彎、填料推彎、羊角芯棒加熱推彎等。但上述這些方法存在下列問題：

(1)采用最為常用的焊接和鑄造方法制成的小半徑彎頭相對于塑性成形來說其重量大、強度低；

(2)采用數控繞彎方法制成的小半徑彎頭即使在最佳工藝參數下導管的相對彎曲半徑也不能小于1.2，即相對彎曲半徑過大；

(3)壓彎方法所采用的設備極易造成導管外壁過度減薄，甚至拉裂，因此很難成形小半徑彎頭；

(4)雖然采用剪切彎曲方法制成的小半徑彎頭可以達到很小的相對彎曲半徑，但中間直段和彎段的材料流動分布不好，因此很容易出現拉裂；

(5)雖然內中壓推彎方法能成形較小彎曲半徑的彎頭，但加工效率相對較低，而且當填料出現縮松或流動性不好時易導致內壁起皺；

(6)橡膠芯棒約束推彎成形無需密封、加工效率高，但是橡膠內部壓力分布不均勻，容易導致起皺的發生，因此導管的內壁不光滑，同時橡膠的選用和耐用性有待研究；

(7)填料推彎成形雖然成形方法和設備簡單，但是導管變形前段的變形和壁厚不易控制，壁厚不均勻，填料內壓不均勻易導致起皺；

(8)雖然羊角芯棒加熱推彎方法的自動化程度較高，但不適用于導管的等截面彎曲。

綜上，現有的薄壁小半徑導管的彎曲方法普遍存在強度低、成形性能不好等缺陷。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種產品成形性能好，能夠增加彎段圓度，同時通過大半徑彎頭流體壓力成形增加導管直徑、降低彎曲半徑，使相對彎曲半徑降到0.7～2.0的方式，來實現小半徑彎頭流體壓力成形方法。

本發明的小半徑彎頭流體壓力成形方法可以成形不銹鋼、鋁合金以及鈦合金等材料。材料若為不銹鋼，由于不銹鋼在數控彎管后會發生加工硬化導致塑性降低，可以采用回火工藝降低殘余應力，或者采用200度左右的溫熱油液環境壓力成形；材料若為鋁合金，可以采用300度左右的溫熱介質環境壓力成形；材料若為鈦合金，可以采用600度左右的高溫熱介質環境壓力成形，或者氣體介質環境壓力成形。

一種小半徑彎頭流體壓力成形方法的裝置包括：上模，下模，下密封圈，下推頭，上密封圈，上推頭，過渡段，初始管坯，半U形槽等。所述的下模設置在模架內部下方，下模的表面上凹陷形成有一個半U形槽。合模后上模和下模的半U形槽尺寸相同。半U形槽的縱截面為半圓形，半U形槽分為彎頭部位和直線部位。彎頭部位直徑大于直線部位直徑，直線部位為上下兩段，位于彎頭部位兩端。半U形槽直線部位的內端與彎頭部位的兩端相連，過渡段采用錐面連接，外端位下模的邊上。所述的上模與下模的結構相對稱，設置在下模的正上方。所述的下推頭貫穿半U形槽下方直線部位，并設有進油孔，與液壓機的補油裝置相連。所述的上推頭，貫穿半U形槽上方直線部位，不設通油孔。下推頭和上推頭在前部均設有周向凹槽，用于嵌入下密封圈和上密封圈密封，推頭進入U形槽后，密封圈與U形槽內壁緊貼密封。下推頭和上推頭在后部設有退刀槽，推頭在退刀槽以前精加工，以后粗加工。

一種小半徑彎頭流體壓力成形方法，具體包括如下步驟：