[發明專利]一種控制卷焊筒流動旋壓焊縫偏轉的方法及裝置

有效

• 申請號: 201910320608.5
• 申請日: 2019-04-20
• 公開（公告）號: CN110052524B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 詹梅;高鵬飛;李明;邢路
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B21D22/16
• 分類號: B21D22/16;B21D37/10
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了一種控制卷焊筒流動旋壓焊縫偏轉的方法及裝置，通過尾部約束裝置對筒坯流動旋壓施加約束，改變成形中應力應變場分布特征，限制周向材料流動，進而控制焊縫偏轉，獲得直焊縫筒材。約束裝置包括帶槽芯模、滾動導軌、分級滑塊、筒坯卡板、旋輪和尾頂。其中滾動導軌固定在芯模槽底，分級滑塊位于滾動導軌上面，分級滑塊端部與筒坯未成形段尾端相連，約束筒坯旋壓中相對芯模的周向扭轉，獲得直焊縫筒材。該約束裝置還可以依據坯料長度靈活更換分級滑塊或增減其數量，以適應不同長度筒坯旋壓。本發明方法與裝置能高效、精確控制焊縫偏轉，具有結構簡單緊湊、易于制造加工、拆裝方便、成形效率高、普適性好的特點。

技術領域

本發明涉及先進成形制造領域，具體涉及到一種用于控制卷焊筒流動旋壓焊縫偏轉的方法及裝置。

背景技術

航空、航天高端裝備的快速發展迫切需要發展具有薄壁輕量化、大型整體化的關鍵零部件，如未來大型運載火箭貯箱封頭的直徑將達到5米以上，此類構件采用整體成形制造則需要更寬更大的薄壁板坯。由于材料變形抗力大、尺寸超寬，采用直接軋制的方法成形超寬板坯存在對設備成形能力要求高、生產成本高、板型控制難等問題，成形制備面臨很大挑戰。而預先將厚板卷焊成筒，然后流動旋壓使其減薄增長，再沿焊縫剪開展平，是成形超寬板坯的有效方法。其突出優勢在于利用流動旋壓局部加載成形的特點，有效降低成形載荷、拓寬成形尺寸，從而通過“小型”旋壓設備實現超寬板坯的制備。然而，卷焊筒流動旋壓是一個多參數耦合作用下的復雜塑性成形過程，材料在旋輪作用下發生復雜的軸向和周向流動，筒體在伸長的同時將發生一定程度的扭轉，使得焊縫會沿周向發生嚴重偏轉，進而降低卷焊筒展開過程中材料利用率，限制超寬板坯有效尺寸。而且，焊縫偏轉程度受到卷焊筒材料與焊縫力學性能差異、卷焊筒初始尺寸、旋輪結構及旋壓工藝等眾多參數的耦合影響，其偏轉程度規律復雜，調控十分困難。

目前，在卷焊筒流動旋壓焊縫偏轉調控方面的研究很少。哈爾濱工業大學胡志力等人在鋁合金薄壁管材攪拌摩擦焊旋壓復合成形實驗中，通過改變每道次旋壓過程中芯模的旋轉方向和匹配各旋壓工藝參數，獲得了直焊縫管材(胡志力.2024鋁合金攪拌摩擦焊管材塑性變形行為研究[D].哈爾濱工業大學,2013)。然而，由于卷焊筒流動旋壓中焊縫偏轉程度強烈依賴于卷焊筒、模具、旋壓工藝等眾多成形參數，難以建立成形參數與焊縫偏轉程度間定量關系，使得該方法實施中針對不同成形構件都需要反復試錯調整不同道次的成形參數匹配以實現焊縫調直，工藝設計存在很大的盲目性，費時費力，且普適性差。此外，該方法必須經過多道次旋壓才能夠獲得直焊縫筒材，生產效率較低，因此亟需研究發展卷焊筒流動旋壓焊縫偏轉調控新方法。

因此，本發明提出一種控制卷焊筒流動旋壓焊縫偏轉的方法及裝置。本方法利用工裝夾持的方法調控旋壓過程中材料流動方向，抑制其周向流動，獲得直焊縫筒材。利用本發明裝置可以精確控制卷焊筒在每個旋壓道次均不發生偏轉，提高生產效率，而且有效避免了現有方法中針對不同構件需要反復試錯調整不同旋壓道次成形參數匹配的繁瑣設計過程，成形效率高、穩定性好。此外，本發明裝置結構簡單緊湊、節省空間、拆裝方便，且能夠適應匹配工件長度變化，柔性好。

發明內容

針對卷焊筒流動旋壓焊縫偏轉問題，避免通過匹配復雜的旋壓工藝參數來調控焊縫偏轉的劣勢，以實現對焊縫的偏轉進行精確高效控制，本發明提出了一種新型焊縫偏轉調控方法和裝置，所采用的技術方案如下：

一種控制卷焊筒流動旋壓焊縫偏轉的裝置，所述裝置包括帶槽芯模、滾動導軌、分級滑塊和筒坯卡板、旋輪和尾頂。其中：

所述帶槽芯模上設有兩個在圓周方向呈對稱分布的通槽；在通槽的槽底安裝有滾動導軌，滾動導軌由圓柱滾動體和滾動體保持板兩部分構成，滾動體保持板分為下板和上板；滾動體沿軸向均勻分布，分布間隔為滾動體直徑的1～2倍，并由上保持板和下保持板兩塊保持板進行夾持；滾動體能夠在兩塊保持板構成的型腔內自由滾動，滾動體留有一小部分露出上保持板的上表面，滾動導軌用螺釘固定在帶槽芯模的槽底。尾頂的軸向壓力壓緊筒坯卡板固定卷焊筒；卷焊筒的外部設有旋輪。所述分級滑塊位于滾動導軌的滾動體上，并且能夠沿導軌自由滑動。