[发明专利]具有局部凸起状的长管零件的成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及局部凸起状长管零件的成形方法。

背景技术

目前，为了节约能源消耗、降低污染排放，要求汽车、飞机等高能耗领域实现轻量化制造。轻量化的主要途径是采用轻质材料和轻体结构。轻质材料包括铝合金、镁合金、钛合金和复合材料等。轻体结构主要包括薄壳零件、空心变截面零件和整体构件。对于空心变截面零件，传统的制造工艺一般为先冲压成形两个半片然后再焊接成整体，工艺复杂，质量难以保证。若采用内高压成形方法则可以一次成形此类零件。所谓内高压成形，是指管材在内部高压液体和轴向压力的共同作用下发生变形而成形为所需要的零件。对于室温下成形性能较差的铝合金、镁合金等轻合金管材，采用将管材和模具整体加热的方式来提高管材的成形性能(专利名：轻合金管材热态内高压成形方法；专利号：ZL2005100104707)。由于内高压成形时管材受到内部压力的作用而发生向外侧的胀形，所以这类零件都具有向外凸起的形状特征。在实际应用中，有的管件的总体长度较长，但是只有一个局部凸起位置需要成形，若采用一次整体成形的方法，需将整个管坯都置于模具型腔中，模具的长度方向尺寸要很大，模具成本很高，同时需要成形设备具有足够尺寸的工作台面；另一方面还要求成形设备能够提供足够大的合模力，因为成形时需要的合模力与模具型腔内管材的水平投影面积成正比，管材越长，水平投影面积越大，所需合模力越大。目前多采用先成形局部凸起的管坯，然后再与其直管部分组装焊接的方法生产此类具有局部凸起的长管零件。但是采用这种方法生产的零件往往强度和刚度都较差，整体性能达不到设计和使用要求。而且生产工序复杂，生产周期长和成本高。

发明内容

本发明为了解决现有成形方法生产的零件强度和刚度都较差、整体性能达不到设计和使用要求，而且生产工序复杂、生产周期长和成本高的问题，提供了一种适用于具有局部凸起状的长管零件的成形方法，解决上述问题的具体技术方案如下：

本发明提出的具有局部凸起状的长管零件的成形方法的步骤如下：

步骤一、首先将管材1的两端由密封装置2密封，密封装置2由约束环套8、弹性环9、螺母10和带锥面拉杆11组成，约束环套8套在管材1的端部和带锥面拉杆11上，约束环套8与管材1通过螺纹3连接，弹性环9设在管材1端部的内壁和带锥面拉杆11的外圆周上，螺母10设在约束环套8外端部的带锥面拉杆11上，带锥面拉杆11的轴心设有压力介质通道7，带锥面拉杆11的锥面端设在管材1内；

步骤二、根据局部凸起零件的形状设计上模具4和下模具5，上模具4和下模具5上设有加热装置6，将上模具4和下模具5套固在管材1上需要成形的部位；

步骤三、由加热装置6对上模具4和下模具5进行加热，加热温度为100～950℃，采用水冷却方式对模具型腔外的管材1进行冷却；

步骤四、通过密封装置2带锥面拉杆11上的压力介质通道7向管材1内注入高压气体，气体压力为1～50MPa；

步骤五、当上模具4和下模具5型腔段内的管材完成变形并完全与上模具4和下模具5的型腔贴合后，将管材1内气体的压力降至常压，即得到需要的具有局部凸起状的长管零件。

上述方法适用于经过局部加热后屈服强度在100～450MPa的铝合金、镁合金、钛合金和高强钢等管材。

本发明的优点：

采用与长管上局部凸起状相对应的小型模具，大大节省了模具成本；不需要台面尺寸大的专用设备即可成形长管状零件，大大降低了对设备工作台面的要求；模具型腔内管材的水平投影面积小，模具受到的垂直方向分模力小，大大降低了对设备合模力的要求；采用局部加热的方式，降低了待成形管坯的变形抗力，可在较小的压力下成形，同时也降低了对设备合模力的要求；采用局部加热的方式，显著提高了管材的成形性能，对铝合金、镁合金等室温成形性差的管材效果更为显著；管坯端部采用新型的密封结构，无需采用水平油缸来推动冲头，简化了工艺过程和控制难度，节省了设备投入；上述成形方法，避免将长管坯先分解后成形再焊接的过程，大大提高了零件的整体性能。

附图说明

图1是本发明的管材1、上模具4、下模具5和密封装置2的结构示意图，

图2是成形后局部凸起状长管零件示意图，图3是密封装置2由限位挡块12固定的结构示意图，图4是密封装置2由水平拉杆固定的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1描述本实施方式。本实施方式的具有局部凸起状的长管零件的成形方法的步骤如下：