[发明专利]一种异种材料复杂截面管件的电辅助加热成形装置及方法

说明书

本发明公开了一种异种材料复杂截面管件的电辅助加热成形装置及方法，其将异种材料管材焊接成的管坯同内置于管坯内的内覆管置于气胀成形模具内，并通过密封推头、弹性密封块等对管坯两端进行密封；利用推杆的进退调整柔性铜块位置实现局部区域加热；向内覆管内充入高压气体使管坯快速贴模，同时推动推头进行补料；成形完成后，停止加热，泄除管坯内的高压气体，取出成形后的双层管件，并通过酸洗去除内覆管，获得最终管件。本发明的装置及方法适用于异种材料管材胀形，通过局部加热和覆板胀形，解决了现有异种材料管坯胀形时的变形不协调、焊缝破裂等问题，本发明亦可用于多个膨胀区管件的逐步成形，满足航空航天等多领域急切需求，实用价值高。

技术领域

本发明涉及一种异种材料复杂截面管件的电辅助加热成形装置及方法，属于金属板或管、棒或型材加工处理领域。

背景技术

为了获得理想的结构强度，适应特定的使用环境，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，该类管件多用于汽车、航空、航天等领域，如进气道、燃烧室、尾喷管等；同时，为满足轻质减重、服役性能好、安全可靠等要求，常采用在管坯内部施加较高压力使管坯发生胀形的加工方法。

事实上，针对尾喷管、进气道等高温服役复杂管件，在使用过程中，各区域的服役温度和要求是不同的，因而，一般采用异种材料连接的方式，在保证服役温度等条件的同时，减轻复杂截面管件的重量；然而，采用焊接等工艺连接时，焊接难度大，且引入焊接残余应力、焊缝位置破坏了管件的曲面整体性等问题；为此，希望采用管件整体成形的思路，一次整体气胀成形复杂截面管件。

但由于异种材料的强度差异明显，其所需的变形条件苛刻，相同温度下变形时，易出现严重的变形不协调、焊缝缺陷、破裂等问题，极大增加了异种材料焊接管件整体高温气胀成形难度。随着异种材料复杂截面管件在航空航天、汽车、船舶等领域的急切需求，迫切地需要一种高效、精确成形、简便有效、切实可行的成形方法解决此类难题，来实现此类管件的精确制造。

在已公开的现有技术中，

专利CN106216481A，2016-12-14公开了一种大截面差异形截面管件胀压复合成形方法，其通过对圆截面管坯内部充入具有一定压力的压力介质，然后驱动侧向挤压模具对变直径圆截面管坯进行挤压，得到大截面差异形截面管件。该发明有效的解决大截面异形截面管件的成形，但对截面复杂，胀形高度较高，需补料的成形件而言，采用一种材料胀形无法达到较好的成形质量。

专利CN104607524A，2015-05-13公开了一种大型曲面件的拼焊板整体拉深成形装置及方法，采用先将板料拼焊成一个整体后进行拉伸成形，可以有效减少焊缝，提高大型板料的成形性能。但对于异种材料拼焊而成的管料而言，该方法无法实现，因为异种材料焊接管件在高温成形过程中变形程度是不同的，很容易导致管料在成形时发生破裂和起皱。

专利CN102601200A，2012-07-25公开了一种板料梯温拉深成形方法及设备，该方法通过改变传热接触面改变热传递过程，使毛坯凸缘部位形成从凹模圆角至凸缘边缘呈上升趋势分布的梯度温度。其结构简单、制造成本较低，但是在零件接触的表面温度分布并不均匀。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种异种材料复杂截面管件电辅助加热气胀成形装置及成形方法，该装置及方法可有效解决异种材料在成形过程中的变形不协调、焊缝易破裂、管件的大膨胀率区域变形减薄严重等问题，实现异种材料复杂截面管件的快速成形。

本发明采用的技术方案为：

一种异种材料复杂截面管件的电辅助加热成形装置，其包括：置于由异种材料的管件焊接而成的管坯9内并与其间隙配合的内覆管10、套在管坯9上的气胀成形模具8、两侧各一且伸入内覆管10内的电加热组件和位于内覆管10两端的密封挤压充气组件。

进一步地，所述密封挤压充气组件包括：