[發明專利]鈦合金薄壁管急彎精確加工方法

有效

• 申請號: 201911003630.3
• 申請日: 2019-10-22
• 公開（公告）號: CN110695157B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 陸敏;陳修琳;袁秦峰;王以華
• 申請（專利權）人: 浙江申吉鈦業股份有限公司
• 主分類號: B21D7/06
• 分類號: B21D7/06;B21D7/16;B21D3/14
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理

一種鈦合金薄壁管急彎方法，通過預變形模具將圓管毛坯壓至具有近橢圓形截面的管坯；再在彎曲模具中將管坯彎曲；最后將彎管半成品置于恢復模具中，合模并通入壓縮空氣，使壓扁的管坯恢復圓形截面。本發明能夠顯著減小管子彎曲部位抗彎剛度，極大改善了圓截面彎管應力?應變狀態，消除了缺陷形成；再將彎曲件置于模具中，通入壓縮空氣，恢復圓截面，最終獲得急彎管件形狀。

技術領域

本發明涉及的是一種材料加工領域的技術，具體是一種鈦合金薄壁管急彎精確加工方法。

背景技術

管材不僅用于各種管道和框架結構，還被制成復雜空心變截面構件，用于替代汽車、航空航天領域的傳統沖壓-焊接結構件，減輕結構質量，提高結構件剛度和強度，應用范圍越來越廣。但是，現行管道彎曲方法存在很多缺點，尤其薄壁管，必須充填料(芯棒、型心、彈性介質等等)以預防管坯失穩，保持管道圓截面，這將導致工藝裝備復雜。傳統的彎曲方法，管坯外側拉伸材料伸長約140％造成纖維破裂，而管坯內側材料壓縮約59％，造成纖維壓縮一側失穩產生折疊，還會使管坯通道截面畸變。在管子彎曲過程中，截面抗彎剛度E·J，即彈性模量E與截面慣性矩J的乘積對管子彎曲時應力-應變狀態起關鍵作用，可見，改變彎曲管子截面形狀，可以改善管子彎曲剛度，即改善管子彎曲時應力-應變狀態。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種鈦合金薄壁管急彎精確加工方法，通過管坯彎曲段預壓扁后再彎曲，改變管坯彎曲截面形狀，顯著減小管子彎曲部位抗彎剛度，極大改善了圓截面彎管時應力-應變狀態，消除了缺陷形成；再將彎曲件置于模具中，通入壓縮空氣，恢復圓截面，最終獲得急彎管件形狀。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種鈦合金薄壁管急彎精確加工方法，通過預變形模具將圓管毛坯壓至具有近橢圓形截面的管坯；再在彎曲模具中將管坯彎曲；最后將彎管半成品置于恢復模具中，合模并通入壓縮空氣，使壓扁的管坯恢復圓形截面。

所述的預變形模具包括：上半模和下半模，其中：上半模設置于下半模上并且相匹配。

所述的恢復模具包括：用于放置毛坯的凹模、用于封堵毛坯兩端的堵頭以及恢復凸模，其中：凹模和恢復凸模中設有1/2半圓型槽。

所述的1/2半圓型槽的內半徑r＝16mm，型槽內圓周距中心為R-r＝35mm，外圓離中心距離為R+r＝67mm。

所述的將彎管半成品置于恢復模具是指：將彎曲后的管坯的近橢圓形截面置于恢復模具內，待合模后將管坯兩端依次設置封口堵頭并從一端向管坯內通入壓縮空氣，使管坯恢復圓截面或需要的截面形狀。

技術效果

由于大幅度減少管坯彎曲時慣性矩(對于φ30×1.5mm管坯，其慣性矩約為圓截面的 1/14)，本發明極大優化了管坯成形時應力-應變狀態，消除了彎曲時管坯外裂內皺通病，大幅度提高管坯彎后尺寸精度、質量和生產效率。同時本發明簡化了彎曲工裝，保證彎曲部位有精準長度，管坯彎曲部位預壓扁理論和實驗研究證明基本吻合。

附圖說明

圖1為實施例中變形工步略圖；

圖中：a為置于壓扁模具中管坯原始狀態；b為壓扁狀態；c為壓扁前后比較示意圖；d 為近橢圓部分截面計算慣性矩示意圖；圖 1 中的 a) ，圓截面管毛坯1、上半模2、下半模3、圖 1 中的 b) ，具有近橢圓形截面的管坯4；

圖2為實施例中管坯彎曲工步略圖；

圖2中：彎曲模具5、彎管半成品6；

圖3為實施例中管坯恢復工步略圖，

圖中：封口堵頭7、恢復凸模8、凹模9、恢復坯10、導柱11；

圖4為實施例中計算應力-應變狀態略圖；