[发明专利]一种难变形材料异形截面管件的电流辅助辊压成形方法

说明书

难变形材料异形截面管件电流辅助辊压成形方法，属于难变形金属材料管类零件成形技术领域，具体涉及一种钛合金、Ti₂AlNb基金属间化合物和高强铝合金等难变形材料异形截面管件成形方法。本发明的目的是要解决现有难变形材料异形截面管件难成形、设备复杂昂贵、效率低、能耗大的问题。所述方法包括在难变形金属中通入一定频率的电流，改善材料的塑性变形性能，降低流动应力，更易于进行塑性加工。所述装置是一种类似四轴滚弯和压弯的复合结构，通过改变上下辊轴在竖直方向上的位移来获得不同角度V型角截面，通过在不同角度的连续加工，获得有一定截面形状的管件。优点：易于自动控制、提高效率、降低成本、成形质量高、能加工不同截面形状的管件。

技术领域

本发明属于难变形金属材料管类零件成形技术领域，具体涉及一种利用电致塑性效应对难变形材料的管件通过采用多轴滚弯和压弯结合的方法进行加工成形，获得具有异形截面的管类零件的方法。

背景技术

在机械零件中管类零件是一种非常重要的零件种类，具有材料种类繁多，形状复杂，成形方式多样等特点。随着管类零件的使用与发展，对管类零件的性能提出了更高的要求，如：轻量化、高强度、耐受一定的温度等。钛合金、金属间化合物和高强铝合金等材料具有密度低、比强度高等优异的性能，而其成形构件也可在一定的高温环境下长时使用，如：常用钛合金可在400℃-600℃长时使用、Ti₂AlNb基金属间化合物可在600℃-750℃长时使用。因此，钛合金、金属间化合物和高强铝合金等适合用于制造高性能管类零件，在航空、航天飞行器及汽车制造等领域广泛应用。然而，这些材料具有塑性较低、回弹较大、难变形等缺点，导致此类难变形材料管类零件成形难度大。另外，在成形过程中，可能改变或破坏原材料的微观组织，从而恶化成形管类零件的使用性能。因此，亟需开发一种能够高效率、低成本地制造钛合金等难变形材料管类零件的成形方法。

针对异形截面管类零件的加工成形方法，已有一定的研究成果。

方锦荣等人的专利CN102527788A叙述了一种弯曲变截面管件的成形方法及液压压弯装置，该专利的特点是通过液压介质提供对管件的支承力，从而实现对变截面或截面形状复杂的管件进行弯曲的目的。然而，由于需要复杂的液压回路，因此需要保证回路的密闭性，回路容易发生泄漏。另外，该方法具有工艺复杂、生产准备时间长、生产效率低等缺点。

郭铁虎等人的专利CN201913147U叙述了一种双工位变截面异形管件胀形机，该发明的特点在于胀形机将补料油缸固定至上模具两侧，可以有效减小油缸的体积和工作封闭容腔，提高伺服控制精度，达到快速响应和精确定位的目的。但是，这种加工方式需要与所加工形成零件的截面形状相一致的模具，使得加工成本高昂。

目前国内外针对钛合金等难变形金属常用的加工成形方法是加热后进行成形，利用加热后材料的塑性在一定程度上提升的特性，通过加热模具或者加热原材料后进行加工成形。通常采用的加热方式为加热体与模具或原材料不接触，依靠加热体的热效应、通过热传导为主要方式传递热量。因此，这种成形方法往往具有加热时间长、温度难控制、能耗大、生产效率低等缺点，难以进行大规模的生产。同时，该成形方法加热设备往往复杂而昂贵，对含有活泼金属元素的钛合金、Ti₂AlNb基金属间化合物、高强铝合金等难变形材料，还需要有冷却系统、真空和气体保护等装置，不仅增加了设备安全性隐患、还容易污染环境。此外，由于长时间加热，易发生晶粒的异常长大、降低使用性能。