[发明专利]一种双向加压管材充液成形实验装置及其应用

说明书

技术领域

本发明属于金属压力加工领域，具体涉及一种双向加压管材充液成形实验装置及其应用。

背景技术

汽车轻量化是当今汽车制造业发展的主潮流，近年来随着节能减排要求的日益迫切和轻量化技术的不断发展，汽车制造领域出现了许多内高压技术成形的空心结构件。内高压成形技术即利用充入管腔中的具有一定压力的液体介质作为凸模，在液体压力及管端所施加的轴向力的共同作用下，使管坯发生变形贴合模具型腔而得到所需几何形状的零件。但受材料力学性能以及加工工艺的影响，目前许多空心管件仍无法使用内高压成形技术成形。

为此，学术界又提出了双向加压管材充液成形工艺以及双向加压管材热态充液成形工艺。双向加压管材充液成形工艺即在胀形前，使管料的内外两侧均充有具有一定初始压力高压液体，然后增加内侧的压力，外侧的压力稍减小或保持不变，管料靠其内外两侧的压力差完成胀形，双向加压管材充液成形工艺与管材内高压成形相比，材料成形极限大大提高；双向加压管材热态充液成形工艺则是在胀形前，使管料的内外两侧均充有具有一定初始压力高压液体，加热管料的内外两侧的液体介质，然后增加内侧的压力，外侧的压力稍减小或保持不变，管料靠其内外两侧的压力差完成胀形。双向加压管材热态充液成形工艺与管材内高压成形相比，其管材内压成形极限大，所能成形零件的复杂程度高，成形所需压力低。

目前，国内对于双向加压管材充液成形工艺以及双向加压管材热态充液成形工艺的研究还仅仅停留在理论阶段，同时也缺乏相应的实验设备对这两种新型工艺进行验证，这极大地阻碍了新型工艺的发展。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种双向加压管材充液成形实验装置及其应用，该双向加压管材充液成形实验装置很好的完成双向加压管材充液成形实验、双向加压管材热态充液成形实验以及管材内高压成形实验。该双向加压管材充液成形实验装置的自动化程度高、应用范围广，其高集成度能有效的降低实验成本；且该双向加压管材充液成形实验装置使用安全，便于操作，实验过程噪音低、无污染。

本发明提出的一种双向加压管材充液成形实验装置，包括实验平台和液压控制系统。

所述的实验平台包括下冲头、下支撑板、下限位滑块、加热层、上限位滑块、上支撑板和上冲头。所述的加热层为中空的筒形结构，其顶端和底端分别与上支撑板和下支撑板连接，上支撑板和下支撑板一侧均具有凸台，上支撑板和下支撑板的凸台均置于加热层围成的筒形结构内部，上支撑板、下支撑板的中心轴线位置分别具有上通孔、下通孔，且上支撑板上设置有多个排气孔，下支撑板上设置有多个充液孔。上限位滑块和下限位滑块分别通过螺钉与上支撑板和下支撑板的凸台表面相连接；上限位滑块和下限位滑块的中心轴线处具有通孔A和通孔B，通孔A、通孔B、上通孔和下通孔均同轴，管坯顺次穿过通孔A、通孔B、上通孔和下通孔设置，上支撑板上设置有多个排气孔A，且上限位滑块具有与排气孔A相连通的排气孔B，下支撑板设置有充液孔A，且下限位滑块上设置充液孔B。

在与上支撑板和下支撑板位置相对应的管坯内分别设置有上冲头和下冲头。上冲头和下冲头的冲头前端相对设置，上冲头和下冲头的冲头后端分别露出上支撑板的顶部和下支撑板的底部，并，上冲头和下冲头均具有中心通孔。

所述的液压控制系统包括四柱式液压机、冲头液压缸、热油冷却装置、增压缸、压力传感器、溢流阀和油箱。上支撑板和下支撑板的边缘均通过螺栓与液压控制系统的四柱式液压机相连接。冲头液压缸分别与上两冲头和下冲头的冲头后端连接。增压缸、热油冷却装置、溢流阀压力传感器均为两个，两个增压缸的高压端分别通过管路与热油冷却装置连接后，再分别与下冲头的充液孔A和下支撑板的充液孔B连接，热油冷却装置通过设置在增压缸前置管路中起冷却液体作用；两个增压缸的低压端均通过溢流阀与油箱连接，并在每个增压缸的低压端与每个溢流阀之间均设置一个压力传感器。

应用本发明提出的一种双向加压管材充液成形实验装置进行双向加压管材充液成形实验，包括以下几个步骤：

(1)更换上限位滑块和下限位滑块，设定管坯的实验长度，上支撑板与加热层完全配合接触，调节下冲头位置，将管坯放入实验装置中。

(2)向管坯充入液体，排出管坯内的空气后，上冲头轴向进给，完成管坯内腔密封；打开上支撑板上的排气孔A和上限位滑块排气孔的B，通过充液孔A和充液孔B中向加热层与管坯外壁之间形成的外腔内充入液体，排出外腔内空气后关闭排气孔A和排气孔B进行密封，调节管坯内外压力，卸压取出成形的管坯，完成实验。