[發明專利]一種提高封閉回轉空體類零件成形性的液壓成形方法

在審

• 申請號: 201410168413.0
• 申請日: 2014-04-24
• 公開（公告）號: CN104998950A
• 公開（公告）日: 2015-10-28
• 發明（設計）人: 徐勇;張士宏;程明;宋鴻武;陳帥峰;張曉嵩
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B21D26/02
• 分類號: B21D26/02;B21D26/033;B21D26/041
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富;周秀梅

技術領域

本發明涉及空體構件液壓成形領域，具體為一種通過調控內壓周期性升降，從而提高封閉回轉空體類零件成形能力和成形質量的液壓成形方法。

背景技術

液壓成形是利用液體作為傳力介質代替剛性凸模或凹模傳遞載荷，使坯料在傳力介質壓力作用下貼靠凸模或凹模以實現金屬零件成形的加工工藝。采用液壓成形技術，可制造傳統鍛造、沖壓、拉深等工藝無法成形的各種沿軸線變化的圓形、矩形或異型復雜截面的空心結構零件，另外液壓成形具有較大柔性，一套生產設備就可成形不同形狀和尺寸的產品。液壓成形技術的主要應用領域是汽車及航天航空工業，對于促進汽車輕量化進程，提高零部件的強度、剛度，改善車輛運行的穩定性、安全性，減少零件重量和模具數量，降低生產成本，正在并已經產生了積極的推動作用。但是液壓成形技術屬于一種復雜的成形工藝，影響成形過程和產品質量的因素較多，包括材料自身特性、摩擦及潤滑條件、密封、推進補料以及內壓加載路徑等。

對于軸線為非封閉形式的零件，坯料在模具中初期自由脹形階段需配合有適量的進給補料，使坯料在軸向壓縮應力和環向拉伸應力的雙向應力狀態下進行脹形，從而使坯料獲得較大的膨脹量且壁厚不發生過度的減薄。成形時，需要內壓與進給補料之間的良好匹配關系，得到合理的加載路徑，如果配合不當，可能會導致坯料在成形過程中出現起皺、屈曲、破裂等失效現象。因此，進給補料對于液壓成形至關重要。但是對于軸線為封閉式的回轉體零件，如環形件，球形件等，因自身封閉特征，模具閉合后形成完全密閉的型腔，無法進行進給補料，坯料在無進給補料的情況下，只能憑借沿壁厚方向的減薄來協調變形，極易在圓角等大變形區域出現壁厚的過度減薄以及開裂等缺陷，零件的貼模率和壁厚均勻性以及幾何形狀都無法得到保證。

發明內容

針對封閉回轉空體類零件采用現有液壓成形工藝無法進給補料易出現局部過度減薄或破裂等缺陷，以及零件壁厚均勻性和幾何形狀、尺寸無法得到保證等問題，本發明提供一種提高封閉回轉空體類零件成形性的液壓成形方法，該方法通過調控內壓周期性升降，從而提高封閉回轉空體類零件成形能力和成形質量。

本發明的技術方案是：

一種提高封閉回轉空體類零件成形性的液壓成形方法，該方法是在零件液壓成形時，依靠液壓系統調控內壓周期性的升降，使坯料在反復加載-卸載的加載路徑下發生形變卸載作用，使零件自身的強化能力提高，從而實現在無進給補料的情況下，成形出尺寸精度符合要求的零件。

所述零件種類包括管材、殼體以及非封閉式的板類零件。

本發明液壓成形過程中，加載方式為依靠液壓系統調控內壓升降的幅度和頻率。

本發明液壓成形過程中，隨著內壓的升降，零件形變卸載后再次加載，產生二次強化作用，提高材料持續抵抗變形的能力，從而提高零件的成形能力。

本發明液壓成形過程中，隨著內壓的升降，零件形變卸載后再次加載，產生二次強化作用，提高壁厚分布均勻性，從而提高零件的成形質量。

本發明所述的提高封閉回轉空體類零件成形性的液壓成形方法，在管材液壓成形時，首先將初始坯料經過焊接形成封閉回轉體，通過上、下模具配合，加上一定的密封措施，形成密封的無進給補料的模具型腔。然后，將高壓液體通入坯料內腔，成形過程中，液壓系統調控內壓周期性升降，依靠坯料自身強化作用協調變形，最終成形尺寸精度符合要求的零件。

本發明所述的提高封閉回轉空體類零件成形性的液壓成形方法，在殼體液壓成形時，首先將板材經預先焊接成形為密閉多面殼體；然后，將高壓液體介質通入坯料內部，液壓系統調控內壓周期性升降，依靠坯料自身強化作用協調變形，最終成形尺寸精度符合要求的殼體類零件。

本發明的有益效果如下：

1、采用本發明，在液壓成形過程中僅依靠材料自身協調變形補料，無需外加推進補料系統，方法簡單，操作簡便。

2、本發明主要用于封閉回轉空體類零件的液壓成形，在無法實現進給補料的情況下，使零件在變形過程中周期性形變卸載，零件局部圓角等應變較大區域，在加載時，材料自身發生形變強化。形變卸載后再次加載，產生二次強化現象，從而能夠提高材料持續抵抗變形的能力。因此圓角部位的強度進一步提高，有效抑制壁厚減薄和破裂等缺陷的發生。另外，卸載再次加載時，強度較低的區域將優先發生塑性變形，可以提高零件的壁厚分布均勻性。經過內壓的周期性升降，產品的幾何形狀和尺寸都能得到更好保證。