[发明专利]一种异形变截面管件轴向差压热态内压成形方法

说明书

一种异形变截面管件轴向差压热态内压成形方法，它涉及一种管件的成形方法，以解决现有的异形变截面管件热态内高压成形方法过程中，不能分区域控制管件的压力，导致无法对各区域的变形和壁厚分布进行有效、合理控制的问题，步骤如下：步骤一、将模具加热；步骤二、将原始管坯放入热态模具中；步骤三、冲头移动与管坯接触并密封，然后通过内部管路向管坯内部充入热态流体介质；步骤四、启动控制管坯内部压力的增压器使轴向各区域之间实现分隔和密封；步骤五、启动控制管坯外部压力的增压器，向管坯轴向的区域充入大小不同的压力介质；步骤六、控制管坯的内压和外压，使管坯发生变形，得到所需的异形变截面管件。本发明用于异形变截面管件成形。

技术领域

本发明涉及一种管件的成形方法，具体涉及一种异形变截面管件轴向差压热态内压成形方法。

背景技术

在汽车、高铁、航空航天等领域，轻量化是追求的主要目标之一。为了满足轻量化要求，上述领域大量使用着异形变截面管件(如图1-图4所示)，生产此类零件的一种方法是内高压成形技术。

内高压成形是以管材作坯料，通过管材内部施加高压液体和轴向补料把管材压入到模具型腔使其成形为所需形状的工件。在内高压成形的空心变截面结构设计中，为了达到减重和适应不同载荷的要求，内高压成形产品的截面形状一般设计成矩形、梯形和六边形等多边形截面，既能满足结构减重的目的，又能达到有效承载载荷的需求，同时还能满足加工制造工艺的要求。目前，内高压成形技术生产的钢质异形截面管件已经广泛应用于轻量化结构中。

但是随着轻量化要求的进一步提高，单纯通过改进结构实现轻量化已经不能满足上述要求。由于铝合金、镁合金及钛合金等材料密度小、比强度高，相同质量的零件可以提供更高的承载能力，所以轻质金属材料在结构轻量化领域中的应用越来越受到重视。但是此类材料的一个共性缺点是室温下塑性较差，在室温下难以制造复杂的零件。目前，主要采用热态成形方法来成形此类材料，即将待成形的坯料加热到合适的温度后再进行成形。

现有的轻合金管材热态内高压成形方法是发明专利(专利号：ZL200510010470.7)提出的轻合金管材热态内高压成形方法，具体方案如下：

步骤一、将模具加热到150-500℃；

步骤二、将管坯放入经步骤一加热的模具中，将模具闭合；

步骤三、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；

步骤四、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，即可制备出设计的轻合金管材零部件。

但是大多数零件是异形变截面管件，即整根管件沿轴向的截面形状各不相同，整根管材根据截面形状大致可以分为几个区域。各个区域所需的最终成形压力、加压路径和加压速度各不相同。由于现有的轻合金管材热态内高压成形方法是在管坯内部充入均匀分布的压力介质，管坯的轴向和环向各个区域受到相同的内压作用，所以无法对管材轴向和环向上不同区域的变形顺序、变形程度和变形快慢进行有效控制，因此也就无法获得特定的壁厚分布。例如，对于要求较低加压速度的区域，如果实际采用较大的加压速度，则会导致管材局部胀破；对于要求较高加压速度的区域，如果加压速度较慢，则该区域的胀形变形将滞后，与相邻区域的胀形变形不协调；如果局部区域的特征圆角较小，则当整体充入的压力较小时，则必然导致局部区域管坯无法完全贴模，无法获得满足精度要求的零件。

发明内容

本发明是为解决现有的异形变截面管件热态内高压成形方法过程中，不能分区域控制管件的压力，导致无法对各区域的变形和壁厚分布进行有效、合理控制的问题，进而提出一种异形变截面管件轴向差压热态内压成形方法。

本发明为解决上述问题采用的技术方案为：

一种异形变截面管件轴向差压热态内压成形方法，是按照以下步骤实现的：