[發明專利]一種基于液壓成形的金屬異形管材的軋制成形方法及裝置

有效

• 申請號: 201810970982.5
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN109174970B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 韓聰;甄遠承;馮浩
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B21B17/14
• 分類號: B21B17/14;B21B23/00;B21D26/033
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

一種基于液壓成形的金屬異形管材的軋制成形方法及裝置，它涉及一種金屬管材零件成形技術。為了解決現有方法存在投資成本高、生產效率低、因摩擦作用在成形時易產生起皺、破裂等問題。求得軋輥并確定軋制成形過程中的成形工藝參數；將管坯兩端密封并放入上下軋輥的凹槽內；將上軋輥壓下并與下軋輥進行咬合，并施加一定合模力；對管材進行充填液體介質；軋輥按預定角速度進行轉動，帶動管材移動并在軋輥凹槽內部形成所需要的截面特征。利用液體壓力的支撐作用，采用軋制的工藝方法對金屬管材進行成形，改變傳統內高壓成形的滑動摩擦為軋制工藝的滾動摩擦，同時改變摩擦的方向，使得摩擦阻礙材料流動變為有利于材料流動，提高產品的成形質量。

技術領域

本發明涉及金屬管材零件的成形技術，具體涉及一種異形管材在充液壓的條件下的軋制成形方法及裝置。

背景技術

隨著現代飛行器在高速、高機動性能方面要求的不斷提高，對構件的輕量化、長壽命等指標提出了越來越高的要求。同時減輕汽車、飛機的自重是減少能源消耗和污染排放的措施之一。輕量化主要途徑是采用輕質材料和輕體結構。輕質材料包括鋁合金、鎂合金、欽合金和復合材料等。工業制造中，成形、成性一體化是同時獲得構件最佳使用性能并提高生產效率的最佳技術途徑。航空航天領域迫切需要大量采用結構效益十分顯著的大型整體復雜薄壁殼體，輕體結構主要形式包括整體結構、薄殼和空心變截面。其在減輕結構重量，提高結構效率，改善結構可靠性，提高機體壽命等方面，具有其他結構無法比擬的作用。

目前，異形變截面金屬管狀構件的成形工藝方法主要是采用內高壓成形技術，管材在經過預成型后放入內高壓成形模具內，由液壓成形裝置提供內壓，管材發生屈服進行脹形，并在模具型腔內發生順序貼模，最終得到所需要的管件，通過此種方法進行成形一般需要預成型工步及模具，并且需要專用的內高壓成形設備，因此此方法的制備成本較高，且成形效率低，成形后的零件易產生變形不均勻、脹破、死皺等缺陷，降低了產品件的質量。

目前需要一種可以有效提供異形變截面金屬管材成形效率，降低其生產成本，并相對提高其成形質量的方法，以解決內高壓成形工藝針對此類型管件的成形所存在的問題。

發明內容

本發明是為了解決現有異形變截面金屬管的內高壓成形工藝所存在的制備成本較高，且成形效率低，成形后的零件易產生變形不均勻、脹破、死皺等問題，提出了一種基于液壓成形的金屬異形管材的軋制成形方法及裝置。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：

一種基于液壓成形的金屬異形管材的軋制成形方法，該方法按以下步驟實施：

步驟一、根據預成形管材(管件)各截面形狀，進行反求從而得到變截面或非變截面的軋輥并加工；所述預成形管材的兩端設計有(少量)過渡圓段；

步驟二、確定軋制成形過程中的成形工藝參數，包括軋輥壓下量、管材成形內壓、軋輥轉動角速度；

步驟三、將待成形的管坯兩端進行密封，并在密封頭處接入充液管道；

步驟四、將待成形管材端部放入上下軋輥的凹槽內；

步驟五、啟動軋機裝置，將上軋輥壓下并與下軋輥進行咬合，并施加一定合模力；

步驟六、對管材進行充液壓，充液內壓應低于管材屈服強度；

步驟七、軋輥按預定角速度進行轉動，帶動管材移動并在軋輥凹槽內部形成所需要的截面特征；

步驟七中所述的管材在軋輥凹槽內的成形過程為壓制成形，而不是常用的內高壓脹形，充液壓壓制成形的全過程內，管材橫截面的周長基本不發生變化或略微減小。

所述方法還包括步驟八：軋輥每進行一轉便成形出一段由兩端向中部凹陷逐漸變大的變截面管件，該段管件被軋輥傳送至切割平臺內進行快速切割得到單個管件，管件生產結束后，關閉軋機裝置。