[發(fā)明專利]一種用于提高厚壁金屬管件成形性能的介質(zhì)成形方法

有效

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• 申請日: 2013-02-26
• 公開（公告）號: CN103143622B
• 公開（公告）日: 2016-03-09
• 發(fā)明（設計）人: 王華君;田夢蕓;杜建忠;謝冰;魯建飛;徐德鑫;李秋
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B21D31/00
• 分類號: B21D31/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及厚壁金屬管件的塑性成形方法，更具體地說，涉及一種用于提 高厚壁金屬管件成形性能的介質(zhì)成形方法。

背景技術(shù)

在傳統(tǒng)的金屬管件剛模成形方法中，由于管件中空特點難以一次成形，需 要多副模具，因此成本高、生產(chǎn)周期長，且管件在發(fā)生變形過程中容易出現(xiàn)壁 厚減薄、外壁內(nèi)凹、截面畸變等缺陷，產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證。為避免或減少質(zhì) 量缺陷的產(chǎn)生，生產(chǎn)中常采用芯軸或在管件內(nèi)填充承壓介質(zhì)的方法。使用芯軸 時需要較精確的工藝參數(shù)，成本高。對于在管內(nèi)填充承壓介質(zhì)，一般分為柔性 介質(zhì)和固體介質(zhì)兩種。柔性介質(zhì)通常指氣體和液體，一般以水或油等液體為承 壓介質(zhì)，即通常所說的管材內(nèi)高壓成形技術(shù)，以管材為坯料，通過管材內(nèi)部施 加高壓液體把管坯壓入到模腔中使其成形。但該方法還有一定的局限：①成本 較高，需要高性能液壓泵；②工作壓力相對較低，一般為0.3-0.5GPa,且升壓較 為困難；③加工厚壁金屬部件或高強度金屬部件（如鈦合金等）受到限制；④ 液體壓力填充工藝的模具復雜，生產(chǎn)效率低，且易造成場地污染。固體介質(zhì)一 般有砂粒、石蠟、松香、低熔點合金等，但這些填充物對于厚壁管件的支撐力 明顯不足或影響生產(chǎn)質(zhì)量。

近年來，國內(nèi)學者提出了固體顆粒介質(zhì)成形新工藝，是采用固體顆粒代替 柔性介質(zhì)對管材、板材進行脹形成形，避免了高壓液體密封的難題。在中國發(fā) 明專利CN1363434A中公開了一種金屬管材固體顆粒傳壓介質(zhì)脹形新工藝， 對薄壁金屬管坯和杯狀薄壁金屬管坯進行了脹形，所得零件表面光滑、質(zhì)量好； 但此項專利僅限于薄壁管的脹形工藝，且固體顆粒塑性流動能力不足，容易影 響管件內(nèi)壁質(zhì)量。

在中國發(fā)明專利CN1165717A中公開的一種金屬管中空塑性成形鍛造法， 該方法是先預制以PVC或PET為原料經(jīng)真空射出成所需鍛塑型體的中空罐狀 膠膜，根據(jù)需要灌入以水、鐵砂、鋼珠及有機淀粉等原料混合的液態(tài)填充料， 封口后籍-5℃至-20℃之間的低溫極速冷凍硬化模芯，將模芯置于金屬管坯內(nèi)， 一同進行鍛壓后解除封口，采用溶化、軟化或震碎模芯的方法取出填充物。該 方法克服了中空鍛塑成形模芯難以取出的障礙，可以用于制作高強度的中空金 屬零件，但該方法填充過程復雜，生產(chǎn)周期長，只適用小批量生產(chǎn)，且所使用 的填充介質(zhì)需在較低的溫度下硬化，工作環(huán)境較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種用于提高厚壁金屬管件成形性能 的介質(zhì)成形方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種用于提高厚壁金屬 管件成形性能的介質(zhì)成形方法，包括以下步驟：

S1,制備復合介質(zhì)：將顆粒介質(zhì)與熔融狀態(tài)下的易熔合金均勻混合，易熔 合金熔點低于管坯及顆粒介質(zhì)的熔融溫度；

S2,填充復合介質(zhì)：將流體狀的復合介質(zhì)灌入空心管坯內(nèi)，然后冷卻至復 合介質(zhì)凝固；

S3,成形管件；

S4,取出介質(zhì)：讓管內(nèi)凝固的易熔合金轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴跔顟B(tài)，使其帶動顆粒介 質(zhì)一起與管件脫離。

在本發(fā)明所述的用于提高厚壁金屬管件成形性能的介質(zhì)成形方法中，在所 述步驟S3中，采用模壓成型的方法成形管件，其包括以下步驟：

S31，將填有復合介質(zhì)的管坯放入模具型腔；

S32，壓力機帶動上模動作，將管坯壓制成形，制得管件。

在本發(fā)明所述的用于提高厚壁金屬管件成形性能的介質(zhì)成形方法中，所述 易熔合金為鉍基低熔點合金、錫基低熔點合金或鋅基低熔點合金。

在本發(fā)明所述的用于提高厚壁金屬管件成形性能的介質(zhì)成形方法中，所述 鉍基低熔點合金包括以下組分，以重量百分比表示為：

在本發(fā)明所述的用于提高厚壁金屬管件成形性能的介質(zhì)成形方法中，所述 錫基低熔點合金包括以下組分，以重量百分比表示為：

Sn85.4%

Bi14.6%。

在本發(fā)明所述的用于提高厚壁金屬管件成形性能的介質(zhì)成形方法中，所述 鋅基低熔點合金包括以下組分，以重量百分比表示為：

Zn92.4%

Al4%

Cu3.5%

Mg0.1%。

在本發(fā)明所述的用于提高厚壁金屬管件成形性能的介質(zhì)成形方法中，所述 顆粒介質(zhì)為砂粒或鋼球。