[发明专利]大直径薄壁纯钛管数控加热弯曲成形模具及成形方法

权利要求书

1.一种大直径薄壁纯钛管数控加热弯曲成形模具，包括压力模、夹持模、镶块、弯曲模、防皱模和芯模；所述的芯模包括芯棒和芯球；压力模的一侧表面为凹弧形的压力模成形面，另一侧表面是与机床配合的装配面；其特征在于：

I、在压力模的上表面，沿该压力模的长度方向均布有多个压力模加热孔，在各相邻的两个压力模加热孔之间有压力模测温孔；压力模加热孔和压力模测温孔的数量根据压力模的质量、加热时间、加热温度及加热棒功率通过下述公式确定：

n_pt＝n_ph-1

其中：n_ph为压力模加热孔的数量，n_pt为压力模测温孔的数量，C_p为压力模材料的比热容，m_p为压力模的质量，ΔT为升高的温度，W_p为单个压力模加热棒的功率，t_p为压力模的加热时间；

II、所述压力模加热孔和压力模测温孔分布在压力模的压力模成形面与机床配合面之间，并且压力模测温孔较压力模加热孔更靠近压力模成形面；所述压力模加热孔的中心线与所述压力模成形面的弧底面之间的距离为20～50mm；

III、在芯棒的端面上沿圆周均布有多个芯棒加热孔和芯棒测温孔，并且各芯棒测温孔位于各相邻的芯棒加热孔之间；芯棒测温孔的位置较芯棒加热孔的位置更靠近芯棒的外表面；所述各芯棒加热孔和芯棒测温孔的中心线与芯棒的中心线平行；所述的芯棒加热孔和芯棒测温孔的数量根据芯棒的质量、加热时间、加热温度及加热棒功率通过下述公式确定：

其中：n_mh为芯棒加热孔数量，n_mt为芯棒测温孔数量，C_m为芯棒材料的比热容，m_m为芯棒的质量，ΔT为升高的温度，W_m为单个芯棒加热棒的功率，t_m为芯棒的加热时间；

IV、芯棒的直径比室温弯曲弯曲时的直径稍小，通过下述公式确定：

其中：d为室温弯曲芯棒的直径，d_h为加热弯曲芯棒的直径，α为芯棒材料的热膨胀系数，ΔT为升高的温度。

2.如权利要求1所述一种大直径薄壁纯钛管数控加热弯曲成形模具，其特征在于，所 述压力模加热孔和芯棒加热孔为贯通孔，所述压力模测温孔和芯棒测温孔为盲孔。

3.一种利用权利要求1所述大直径薄壁纯钛管数控加热弯曲成形模具成形薄壁纯钛管的方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，模具与弯管机的隔热；在压力模的装配面与机床连接面之间安放压力模隔热板，在防皱模与机床连接面之间安放防皱模隔热板；

第二步，装配与调试模具；

第三步，弯管机弯曲速度和的压力模弯曲时助推速度的设定；设定弯管机的弯曲速度为1°～5°/s，当D/t≥70时弯曲速度为1°～3°/s，当D/t＜70时弯曲速度为3°～5°/s；设定的压力模的助推速度与管件弯曲时该管件轴线的线速度相同；关闭弯管机；

第四步，管件弯曲角度的设定；根据管件成形要求设定管件弯曲角度；

第五步，模具与管件的润滑；在防皱模、芯棒及芯球上均匀喷涂一层石墨润滑剂；

第六步，加热及温控装置的安装；在压力模加热孔内放置压力模加热棒，在芯棒加热孔内放置芯棒加热棒，并且在压力模测温孔内和芯棒测温孔内分别放置热电偶；将所述压力模加热棒的导线和防皱模加热棒的导线分别与温度控制器的控制端口连接；将所述热电偶的导线分别与温度控制器测量端口连接；

第七步，设定芯棒和压力模的加热温度；设定芯棒和压力模的加热温度为150℃～300℃；其中，当管件弯曲半径R≤1.5D时，芯棒和压力模的加热温度设定为220℃～300℃，当管件弯曲半径R＞1.5D时，芯棒和压力模的加热温度设定为150℃～220℃；

第八步，管件弯曲；当完成芯棒和压力模加热温度的设定后，将待成形管件安装到芯模上，通过加热棒对芯棒和压力模进行加热至设定的温度值并保温；打开弯管机机床，操作弯管机将压力模、夹持模、镶块、弯曲模、防皱模与管件装配；装配后通过温度控制器控制加热棒对芯棒和压力模加热30s～90s；加热后操作弯管机，按照设定的弯曲速度对管件进行弯曲，得到弯曲成形后的管件；

第九步，卸载；操作弯管机松开各模具；松开模具的顺序依次为：芯模、压力模、夹持模；取下弯曲后的管件后，将压力模、夹持模、镶块、弯曲模和芯模恢复至弯曲前位置，关闭弯管机，将管件空冷至室温。