[发明专利]一种铝合金空心件温胀形成形装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于金属空心构件先进制造技术领域，特别涉及铝合金空心件温胀形的成 形装置及方法。

背景技术

实现汽车轻量化是汽车产品现代化的重要研究内容，现今主要通过采用轻质合金 材料和“以空代实”、变截面等方法来减轻汽车的重量。轻合金材料如铝合金由于具有 较低的密度，在航空、航天、汽车制造等领域应用越来越广泛。但是，由于室温下铝合 金的塑性较低，成形性能较差，大大地限制了轻合金复杂形状零件的成形，进而影响了 铝合金在实际工业中的生产与应用。近年来，采用温成形方法进行轻合金空心管件的温 胀形已成为研究领域的热点。

由于现有的液压胀形技术无法满足加热的要求，故制备铝合金空心件主要是在室 温下直接进行胀形，即冷成形过程，而采用传统的方法，就会存在以下缺点：

(1)由于铝合金的塑性成形性能很差，故在室温下直接进行液压胀形，所能成形的 空心件的形状十分有限，这就导致铝合金胀形空心件的结构单一，无法满足市场的需求；

(2)铝合金在冷胀形过程中，由于成形性能不佳，材料流动不合理，某些区域减薄 会十分严重，这就导致成形件的质量和使用性能大大降低，限制了铝合金空心件的使用。

发明内容

现有的铝合金液压胀形技术，由于无法满足管材加热的要求，故无法满足复杂铝 合金空心件的成形。本发明针对现有制备方法的弊端，提出了新的成形装置及方法。采 用温胀形的方法制备壁厚均匀、性能优良的铝合金空心件，有效地解决了实际应用中的 铝合金管材液压胀形困难、成形质量不高的问题。

一种铝合金空心件温胀形成形装置，包括增压冲头(2)、进给冲头(8)、成型模 具(5)、加热丝(10)、弹性元件(3)，增压冲头(2)一端为增压头(4)，增压头(4) 连接增压轴(11)的一端，增压轴(11)穿过所述进给冲头(8)中部的通孔，增压轴 (11)另一端通过螺栓、螺母(1)与进给冲头(8)外部连接形成复合冲头；成型模具 (5)内部设置加热丝(10)；进给冲头(8)外径与管坯(6)的直径相等，进给冲头(8) 堵在管坯(6)的两端，起到密封管坯(6)的作用；管坯(6)内部填充有低熔点合金 棒材(9)，增压冲头(2)插入低熔点合金棒材(9)之间，利用加热丝(10)对管坯(6) 加热温胀形所需的温度，此时低熔点合金棒材(9)全部融化为液体；根据低熔点合金 的体积，结合管坯直径算出复合冲头的进给量，进给复合冲头，进给冲头(8)补料， 增压冲头(2)挤压低熔点合金，对管坯内部提供胀形压力。

所述的铝合金空心件温胀形成形装置，连接增压轴(11)和进给冲头(8)的螺栓 中部套有弹性元件(3)以传递进给冲头(8)的压力到增压冲头(2)

根据所述的铝合金空心件温胀形成形装置进行铝合金空心件温胀形的方法，通过 下列步骤加以实现：

第一步，将铝合金管坯放入成型模具(5)中，用低熔点合金棒材(9)装入管坯， 上下模合模；

第二步，用由增压冲头和进给冲头组合的复合冲头对管坯的左右两端进行密封处 理，其中进给冲头的外径和管坯的外径相同；

第三步，利用模具中的加热丝对管坯加热到温胀形所需的温度，此时低熔点合金 全部融化为液体；

第四步，利用复合冲头对铝合金管坯进行胀形，得到形状复杂的零件；

第五步，卸压、开启模具，取出成形的零件；

第六步，将所得到的零件放到热水中浸泡取出，最终得到铝合金的复杂空心件。

所述的方法，第一步中管材内部由低熔点合金填满。

所述的方法，温胀形过程中所需的温度为100-150℃。

有益效果：

1、本发明为铝合金空心件的温胀形提供了一种新的成形方法；最终成形件壁厚最 大减薄率小于12.5％；

2、本发明有效地解决了铝合金液压胀形复杂件成形困难的问题，同时对于提高了 铝合金成形性能、提高成形质量等具有重要指导意义；

3、本发明方法简单可行，生产效率高，在航空、航天、汽车制造等工程领域具有 重要的工程应用价值和明显的经济效益。

附图说明

图1为铝合金温胀形原理示意图；

1螺母，2增压冲头，3弹性元件，4增压头，5成型模具，6管坯，7楔形断面，8 进给冲头，9低熔点合金棒材，10加热丝，11增压轴。

具体实施方式