[发明专利]金属导体管件的电磁感应加热胀形装置及成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种管件胀形装置及方法，具体是一种金属导体管件的电磁感应加热胀形装置及方法

背景技术

各种形状和尺寸的金属导体管件在航空航天、汽车、石油化工，以及电力系统等领域有着非常广泛的应用。金属导体管件可以在通入交流电流的电磁感应线圈内产生感应电流，在电流的作用下导体金属的管壁会产生热量，这就使得管件的温度不断升高。

除了常用的钢、铜、铝等金属材料作为管坯外，在航空航天等领域还大量采用钛合金、铝合金、高温合金等金属材料。而这些金属导体管件在很多时候，都具有复杂、不规则的表面形状，同一零件的不同部位具有不同的横截面形状，而要通过直接的机械加工很难获得这些复杂形状的管件，并且加工精度和质量也很难满足应用的要求。为了将简单形状的管坯制成最终符合精度及质量要求的复杂管件，在这里，采用向管坯内部通入高压气体，保持密封的方式，使原始管坯在气体压力的作用下发生胀形并逐渐贴靠管坯外侧模具的方法成形出所需要形状的管件。对于一些变形能力较好的材料，可在常温下即可进行胀形，并获得精度满足要求的零件，但是对于一些在室温下强度高、塑性差、应变硬化现象严重的金属管材，采用冷成形的方法很难成形，导致产品的合格率也比较低。并且在冷成形时，材料的回弹量较大，尺寸精度不易控制，成形所需要的压力很大，这对成形设备的要求也就越高。而热成形时材料的变形抗力较小并且回弹量也减小，因此需要适当提高成形温度进而提高这些金属材料的成形性能。

随着科技的发展，在应用上相继出现了各种材料热成形的加热方法，如热辐射加热、氧乙炔焰加热、电阻加热和电磁感应加热等。其中，电磁感应加热技术自投入应用以来，具有效率高、能源消耗小、加热速度快、加热区域易控制、纯净无污染、易于实现自动化等一系列优点，在近年来得到了快速发展。中国专利CN102641936A(一种采用内部加热加压的管材胀形装置及方法)介绍了一种采用内部加热加压的管材胀形装置系统，它包括增压缸和加压管，密封座、加热单元、左模块、右模块、上密封座和支撑块，该发明实现了对管坯的持续加热，避免因管坯温度降低而影响其变形，同时，成形过程中模具处于较低温度下，整体强度较高，从而能够采用较高的成形气压以提高管材的成形质量，但是，这种成形方法难以在结构较小的金属导体管件中实现，同时对于能源的利用率较低。

因此，需要设计一种适合于无论尺寸大小的金属导体管件的电磁感应加热胀形装置，解决金属导体管件成形的实现问题，并且进一步提高能源的利用率。

发明目的

为克服现有技术装存在的成形精度难以控制，或者不适于结构较小的金属导体管件，并且能源的利用率较低的不足，本发明提出了一种金属导体管件的电磁感应加热胀形装置及成形方法。

所述金属导体管件的电磁感应加热胀形装置包括胀形模具、电磁感应加热单元、充气加压单元。胀形模具位于电磁感应加热单元的电磁感应线圈内；充气加压单元与胀形模具中的上密封塞连通；所述电磁感应加热单元包括由电源、电磁感应线圈、导磁套，光纤探头、光纤温度传感器以及连接导线，并且导磁套套装在电磁感应线圈的外圆周表面，三个光纤探头分别放置在位于胀形模具上的各光纤探头安放孔内，并使该光纤探头与管坯之间无接触。所述各光纤探头均通过导线串连并与光纤温度传感器的输入端连接。电磁感应线圈、导磁套与胀形模具三者同轴。

所述胀形模具包括第一半模、第二半模、上密封塞和下密封塞；所述第一半模和第二半模对合后形成胀形模具，分别位于第一半模和第二半模平面中心的型槽对合后形成了管坯胀形的型腔。所述型腔的两端为管坯的定位段，型腔的中心部位为管坯的胀形段，所述胀形段与两端的定位段之间为过渡段；在所述胀形段内表面和两个过渡段的内表面分别有光纤探头安放孔；在所述两个过渡段的内表面分别有排气孔；所述的各光纤探头安放孔与各排气孔的中心线均垂直于该第一半模的中心线。

所述电磁感应加热单元的电磁感应线圈与导磁套的位置与胀形模具的胀形段和过渡段的位置相对应。

所述利用金属导体管件的电磁感应加热胀形装置的成形过程是：