[发明专利]一种采用内部加热加压的管材胀形装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管材胀形装置及方法，具体涉及一种采用内部加热加压的管材胀形装置及方法。

背景技术

各种形状和尺寸的管状零件在航空航天、汽车、自行车等领域有非常广泛的应用。很多情况下，管状零件上不同部位都具有不同的直径以及非圆的截面。为了将初始轴线为直线、直径相等的管坯制成最终的复杂管件，常采用向管坯内部通入高压介质（如水、气体等）使原始管坯发生胀形并贴靠管坯外侧模具的方法。对于钢管等室温下变形能力较好的管材，一般直接在常温下变形即可获得需要的零件。对于铝合金、镁合金、钛合金等室温下塑性较差的管材，常需要提高成形温度以提高管材的成形性能。

对于铝合金、镁合金等管材，当温度提高到450℃左右时，已经可以获得较好的成形性能，同时其变形抗力也大幅下降，可以采用较低的压力进行成形。此时，可以采用将管坯在模具外预热然后快速移动到常温下的模具上成形，或采用将成形模具和管坯一起加热然后再成形的方法。因成形温度较低，对模具的耐热要求不高，模具受热后产生的形状、尺寸变化也不明显。但是对于钛合金等高强度管材，合适的成形温度往往超过850℃。此时如果采用将管坯和模具一起加热然后成形的方法，不但加热效率低、操作困难，更为严重的是模具在高温下强度降低，其型腔的形状、尺寸容易因热胀冷缩而发生明显变化，导致最终成形零件的形状、尺寸精度较差。而且，在成形过程中所施加的载荷也不能太大，否则模具将和管坯一起发生变形，导致严重的质量和安全问题。

综上所述，现有管材热态胀形过程中，若将模具和管坯同时加热然后再成形，存在容易因热胀冷缩引起模具型腔的形状、尺寸变化，容易因模具强度降低发生模具整体塑性变形的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有管材热态胀形过程中，若将模具和管坯同时加热然后再成形，存在容易因热胀冷缩引起模具型腔的形状、尺寸变化，容易因模具强度降低发生模具整体塑性变形的问题，进而提供一种采用内部加热加压的管材胀形装置及方法。

本发明的技术方案是：一种采用内部加热加压的管材胀形装置包括增压缸和加压管，所述管材胀形装置还包括下密封座、加热单元、左模块、右模块、上密封座和支撑块，下密封座水平设置在地面上，左模块和右模块由左至右并列密封设置在下密封座上，上密封座设置在左模块和右模块的上端，支撑块设置在左模块和右模块之间的下密封座上，加热单元设置在支撑块上，上密封座上开有与左模块和右模块之间形成的成形型腔相连通的充气孔，增压缸与上密封座的充气孔之间通过加压管密封连接。

本发明的技术方案是：一种采用内部加热加压的管材胀形方法的具体过程为：

步骤一、将左模块、待成形的管坯和右模块由左至右依次放置在下密封座上，利用左模块和右模块构成成形型腔，管坯套装在加热单元和支撑块上；

步骤二、使上密封座下行，压靠左模块和右模块并使管坯的两端实现密封；

步骤三、利用置于管坯内部的加热单元对管坯进行加热，并使其达到设定的成形温度300~900℃；

步骤四、通过上密封座上开设的充气孔向管坯内部充入高压气体，充入压力为1~60Mpa，使管坯发生胀形；

步骤五、待管坯完全贴模并保持1min-20min后，停止加热，然后，泄除管坯内的高压气体；

步骤六、使上密封座上移，向左右分开左模块和右模块，取出成形后管件，至此，完成管材的胀形。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

（1）采用置于管坯内部的加热单元对待成形管坯进行加热，能够在整个胀形过程中对管坯进行持续加热，避免因管坯温度降低而影响其变形；

（2）只加热待成形管坯而不加热成形模具，可以避免同时加热管坯和模具时产生的模具型腔的形状和尺寸变化；

（3）成形过程中模具始终处于较低的温度，整体强度较高，因此能够采用较高的成形气压以提高管材的成形质量；

（4）本发明结构简单，成本低，使用方便。

附图说明

图1所示为管材内部加热加压胀形的示意图。图2所示为管材内部加压胀形的结构示意图。图3所示为管材胀形结束的结构示意图。图4所示为管材开模取件的结构示意图。图5所示为仅采用感应线圈对管坯进行加热。图6所示为在感应线圈内放置实心芯棒对管坯进行加热。图7所示为在感应线圈内放置厚壁管材对管坯进行加热。图8所示为采用加热棒对管坯进行加热。图9所示为采用加热棒和传热块对管坯进行加热。

具体实施方式