[发明专利]一种大截面差异形截面管件胀压复合成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大截面差异形截面管状零件的成形方法,具体涉及一种采用胀压复合成形制备大截面差异形截面管件的胀压复合成形方法。

背景技术

管状零件是一类非常重要的结构件。为了获得理想的结构强度，或者为了适应特定的使用空间，管状零件常具有复杂的轴线以及沿轴线方向不断变化的截面形状和尺寸。复杂的轴线，可以通过对原始平直的管坯进行弯曲获得。为了获得沿轴线方向不断变化的截面形状和尺寸，常采用在管坯内部施加较高压力使管坯发生胀形的方法，即通常所说的液压胀形或内高压成形。

在液压胀形或内高压成形过程中，管坯的截面周长(主要是周长增加)和形状(从圆截面变为非圆截面)可能同时发生变化。如果截面的周长发生较大增加，则该截面上的壁厚将有减薄的趋势。为了减缓因截面周长增加导致的壁厚减薄，通常需要在胀形的同时利用冲头对管材两端进行轴向挤压以向中间胀形区域补充材料。

对于变形前后截面周长变化不大，但是截面形状发生明显变化的零件，成形的关键是如何获得各种形状的截面。对于此类零件，一种纯胀形方案采用原始周长比最终管件周长略小的管坯，先将管坯放置于闭合的模腔内，然后利用内部的高压液体进行胀形以获得最终零件。采用该工艺，管材最终的截面(形状和尺寸)主要是通过管材的胀形变形获得。这既需要使用很高的胀形压力(有时高达400MPa)，同时，胀形后沿环向的壁厚分布也不均匀。另一种是纯模压方案采用原始周长与最终管件周长相同的圆形截面管坯，预先在管坯内部施加一定的压力支撑，然后利用刚性模具合模挤压以获得需要的截面形状，在内部压力支撑作用下，截面形状易于变化且不易发生咬边、折叠等缺陷。由于管坯内部的压力支撑是在模具未闭合的情况下施加的，为了保证在该状态下管材不发生胀形变形，预先向管坯内充入的介质(通常是液体或气体)的压力一般较低(约10～50MPa)。仅在该内部压力作用下，管材不会发生明显的胀形变形。也正因如此，目前采用该方案所能成形的管件都是截面周长基本无变化或只有微小变化。换言之，该方案只适用于成形前后截面周长基本无变化的小截面差简单管件。

如果在截面形状发生明显变化的同时截面周长也发生较大变化(即大截面差异形截面管件)，则不论采用纯胀形方案还是纯模压方案都无法获得截面形状、尺寸以及壁厚分布都满足要求的零件。此时，需要采用内部胀形和轴向压缩相复合的方法，管材在内部高压和轴向推力的共同作用下发生变形。但是，由于成形时内部压力很高(可高达400MPa)，管坯与模具内壁之间存在较大的摩擦阻力以及因截面形状复杂多变导致材料流动不均匀，在实践中很难获得沿环向和轴向壁厚均匀分布的零件。

发明内容

本发明是为解决现有的成形方法不能获得截面形状、尺寸以及壁厚分布都满足要求的大截面差复杂异形截面管件的问题，提出了一种大截面差异形截面管件胀压复合成形方法。

本发明为了解决上述问题所采取的技术方案是：

方案一：本发明的一种大截面差异形截面管件胀压复合成形方法由下列步骤实现：

步骤一、确定待成形的大截面差复杂异形截面管件上若干横截面的周长及等效直径，从而确定胀压复合成形模具的结构及挤压模具的内型腔尺寸和初始位置；胀压复合成形模具主要由组装成一体的胀形模具和滑动安装在胀形模具内的挤压模具组成；

步骤二、截取具有一定长度的等直径圆截面管坯，放入到胀压复合成形模具中，胀形模具合模夹紧等直径圆截面管坯，此时，挤压模具上模和挤压模具下模远离等直径圆截面管坯；使用左冲头和右冲头对等直径圆截面管坯的两端密封；

步骤三、通过压力介质入口向等直径圆截面管坯的内部充入具有一定压力的压力介质，在胀形模具上模和胀形模具下模的作用下，等直径圆截面管坯上的与挤压模具的型腔对应区域发生变形以获得需要的变直径圆截面管坯；

步骤四、在获得的变直径圆截面管坯内部保持一定压力，然后驱动挤压模具上模和挤压模具下模对变直径圆截面管坯进行挤压，在胀压复合成形模具和内部压力介质的共同作用下使得变直径圆截面管坯发生变形直至贴靠由胀形模具和挤压模具共同围成的模具型腔，得到大截面差异形截面管件；

步骤五、通过压力介质出口将成形后的大截面差异形截面管件内部的压力介质排出以卸除压力，打开胀压复合成形模具后取出成形好的大截面差异形截面管件。

方案二：本发明的一种大截面差异形截面管件胀压复合成形方法由下列步骤实现：

步骤一、确定待成形的大截面差异形截面管件上若干横截面的周长及等效直径，从而确定胀压成形模具的内型腔尺寸；