[發明專利]超長變壁厚管件的成形方法

有效

• 申請號: 202110647494.2
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113351669B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 胡成亮;苗宏量;曹民業;趙震
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B21C23/08
• 分類號: B21C23/08;B21C25/02;B21C29/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種超長變壁厚管件的成形方法，采用預硬化管坯并加入形成梯度溫度分布，利用減摩擠壓模具在摩擦阻力較小的條件下進行擠壓實現管件的頭部聚料，再通過縮徑擠壓配合整形復合工藝，得到所需的目標管件。本發明通過帶滾珠的套筒，利用球體與管件管坯的點接觸，降低了管坯的接觸面積，減小了超長管件的失穩風險，可在一次成形中，得到更大增厚比的管件。

技術領域

本發明涉及的是一種金屬熱鍛成形制造領域的技術，具體是一種超長變壁厚管件的成形方法。

背景技術

對于超長薄壁管件，一般采用管坯局部鐓鍛工藝，即使用哈夫模具經過多次局部鐓鍛成形以實現不同壁厚的超長管件制造。對于變壁厚管件，需要很多道次成形才能完成，坯料需要多次加熱，同時需要多套模具，容易形成折疊缺陷，整個制造工藝流程長，成本高，且成形質量不易控制。此外，管坯局部鐓鍛適用于管件外徑逐步變大的零件，不能適用管件外徑逐步變小的零件。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種超長變壁厚管件的成形方法，利用材料差溫時不同的流動特性和減摩擠壓模具實現管件的頭部聚料，再通過縮徑擠壓及整形，得到所需大增厚比超長管件。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種超長變壁厚管件的成形方法，采用預硬化管坯并加入形成梯度溫度分布，利用減摩擠壓模具在摩擦阻力較小的條件下進行擠壓實現管件的頭部聚料，再通過縮徑擠壓配合整形復合工藝，得到所需的目標管件。

所述的預硬化管坯是指：將管坯進行調質或正火處理，使得管坯組織均勻化并提高管件的剛性，從而降低擠壓變形過程中的失穩風險，管坯壁厚差控制在±6％。

所述的梯度溫度分布是指：根據目標管件端部變形區域的體積，按照體積不變原則計算得到所需的加熱長度L，按照T_max-T_min/L的溫度梯度進行加熱，得到溫度梯度分布的管坯。

所述的管坯最高溫度T_max設置為1100-1200℃，管坯最低溫度T_min設置為400-500℃。

所述的減摩擠壓模具，包括：擠壓凸模、帶滾珠凹模筒、擠壓凹模、頂出芯棒和凹模套筒，其中：帶滾珠凹模筒、擠壓凹模、頂出芯棒構成擠壓凹模型腔，擠壓凹模型腔和凹模套筒構成整體凹模，整體凹模與擠壓凸模正對設置，擠壓時帶溫度梯度管坯的未加熱端套在擠壓凸模上，進入整體凹模后發生擠壓變形，實現頭部聚料成形。

所述的帶滾珠凹模筒是指：凹模套筒內壁以陣列的形式布置一組滾珠，擠壓時管坯與凹模套筒內壁的滾珠接觸，擠壓過程管坯帶滾珠凹模筒形成多點接觸滾動摩擦，摩擦阻力較小。

所述的縮徑擠壓配合整形復合工藝是指：將預硬化管坯及縮徑擠壓及整形模具整體加熱至200℃條件下，先通過縮徑擠壓工藝減小管件外徑，從而延長管件的長度；再通過整形獲得頭部弧形形狀；縮徑擠壓和整形在一套模具上實現。

所述的縮徑擠壓及整形模具，包括：擠壓整形凸模、縮徑凹模和整形凹模，其中：縮徑凹模設置于整形凹模開口處一端，縮徑凹模的中心與整形凹模的中心置于同一中心水平線上，擠壓整形凸模正對縮徑凹模，擠壓時管坯套在擠壓整形凸模上。

所述的整形凹模包括：第二凹模套筒和第二頂出芯棒。

所述的擠壓整形凸模的形狀與目標管件的內腔形狀相匹配。

技術效果

本發明整體解決了超長變壁厚管件精密成形制造的技術難題，與現有技術相比，本發明采用帶溫度梯度的管坯，實現變壁厚管件的成形；通過帶滾珠凹模筒，減小管坯與模具的摩擦阻力，降低了超長管件的擠壓過程中的失穩風險；借助縮徑擠壓工藝，可以得到厚度比更大及尺寸更長的管件。與傳統管坯局部鐓鍛工藝相比，本發明可以高效地生產超長變壁厚管件。

附圖說明