[发明专利]一种复合管材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及管材领域，具体地，涉及一种复合管材、一种复合管材的制造方法以及由该方法制造得到的复合管材。

背景技术

减轻汽车、飞机的自重是减少能耗和污染排放的主要措施之一。轻量化的主要途径是采用轻质材料和轻体结构。轻质材料包括铝合金、镁合金和复合材料等，轻体结构的主要形式包括整体结构、薄壳和空心变截面。对于空心变截面零部件，传统的制造工艺一般为先冲压成形两个半片，然后再焊接成整体，该工艺不仅工序复杂，而且质量难以保证。而内高压成形特别适合成形空心变截面零部件。在内高压成形时，管坯在内部高压液体和两端轴向载荷的共同作用下发生形变并最终贴合模具，由此得到所需几何形状的零部件，其中，所得成形零部件的形状可以通过控制模具的内部形状而得以控制。然而，现有的轻合金管材在常温下成型性差，难以采用高压成型得到轻合金管材。

为了解决该问题，CN1751819A公开了一种采用在高压成形时对轻质管坯进行加热以提高其成形性能的方法制造轻质合金管材。具体地，CN1751819A公开了一种轻合金管材热态内高压成形方法，该方法包括以下步骤：(1)将模具加热到150-500℃；(2)将管坯放入经步骤(1)加热的模具中，将模具闭合；(3)将冲头与管坯的两端部接触并密封，然后通过管路向管坯内注入150-500℃的热态液体介质；(4)当模具、管坯以及热态液体介质的温度达到150-500℃时，通过控制冲头的轴向载荷以及热态液体介质的压力，使管坯发生变形，即制造出设计的轻合金管材零部件。然而，该方法虽然解决了现有的轻合金管材在常温下成形性差、加工困难的问题，但是该方法需要将模具加热至较高温度，同时采用热态液体介质，能耗高，成形条件苛刻。

发明内容

本发明的目的是为了克服采用现有的方法制造轻质管材时，存在能耗高且成形条件苛刻的缺陷，而提供一种新的复合管材、一种复合管材的制造方法以及由该方法制造的复合管材。

具体地，本发明提供了一种复合管材，其中，所述复合管材包括紧密配合的内管和外管，所述外管由钢材制成，所述内管由轻质合金制成，且所述外管和内管之间不包括粘结剂。

本发明还提供了一种复合管材的制造方法，其中，该方法包括将内管坯置于外管坯之内，之后进行内高压成形；所述外管坯由钢材制成，所述内管坯由轻质合金制成。

此外，本发明还提供了由上述方法制造得到的复合管材。

本发明的发明人经过深入研究后发现，由钢材制成的管坯的强度较高且易成型，在较大的形变量下不易破裂，但是质量通常较重；由轻质合金制成的管坯质量较轻，但是强度较低且不易成型，在较大的形变量下容易破裂；而将钢材管坯作为外管坯且将轻质合金管坯作为内管坯，在成形过程中不仅能够利用钢材管坯良好的塑性变形能力对不易变形的轻质合金管坯进行约束，不易破损，而且轻质合金管坯在被钢材管坯包覆的这种特定应力状态下的变形能力能够显著提高，同时在两种管坯间摩擦力的作用可有效降低轻质合金管坯厚度减薄不均匀性，得到的复合管材的密度小，介于轻质合金和钢材之间，强度高，特别适用于轻量化高性能要求的产品领域。此外，采用本提供的方法可以无需模具加热以及热态液体介质的使用，节能环保，易实施。综上，采用本发明提供的方法得到的复合管材的结构完整、密度较低且强度较高，极具工业应用前景。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的复合管材的一种具体制造方法的初始状态的剖视图；

图2为本发明的复合管材的一种具体制造方法的终止状态的剖视图。

附图标记说明

1-滑动冲头；2-模具；3-外管坯；4-内管坯；5-管路。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明提供的复合管材包括紧密配合的内管和外管，所述外管由钢材制成，所述内管由轻质合金制成，且所述外管和内管之间不包括粘结剂。