[发明专利]基于水循环分离系统的流变内高压成形固相分数控制装置及方法

说明书

本发明公开了基于水循环分离系统的流变内高压成形固相分数控制装置及方法，包括制坯装置，制坯装置包括灌浆载体，灌浆载体内设有管腔，灌浆载体上且围绕管腔中部设有第一加热模块，灌浆载体上且围绕管腔端部设有第一降温模块；还包括成形装置，成形装置包括模具本体，模具本体内设有一个主管腔道和至少一个支管腔道，主管腔道与支管腔道相连通，主管腔道和支管腔道内均设有可活动的推料杆。本发明的灌浆载体通过设置的第一加热模块与第一降温模块，来实现管坯内胀形介质（半固态合金浆料）固液相转化，使管坯内的胀形介质呈现“端部高固相，中部低固相”的状态。

技术领域

本发明涉及流变成形领域，尤其是涉及一种基于水循环分离系统的流变内高压成形固相分数控制装置及方法。

背景技术

管材内高压成形技术是一种为了成形以轻量化和一体化为特征的空心变截面管状构件发展而来的先进塑性加工技术，是结构轻量化和柔性加工技术的完美结合，在汽车发动机系统、排气系统、底盘系统，航空航天、空调配管，水暖等产业中具有较为广泛的应用。

异形管件（三通管类）通常可以采用弹性体或塑性体作为胀形介质，通过轴端作用实现介质的变形而成形所需要的管件形状。

作为成形直管高度较大的铜三通管，通常采用铅作为胀形介质，变形量较大。但铅涨技术，存在以下问题：

1、灌装与回收时加热温度较高，能耗较大；

2、并且铅容易挥发，危害人体健康，已被国家明令禁止。

作为替代，NaCl粉具有无污染、易回收等特点，也多被采用，但由于NaCl结构的致密度和弹塑性较差，变形能力远不及铅，故成形能力较差。另外也有采用石蜡、聚氨酯橡胶等作为介质的胀形工艺，以及工业应用较为广泛的“水胀”工艺，但这些介质的成形能力远不及铅的成形能力，应用的局限性很大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于水循环分离系统的固相分数控制装置，进一步提供一种通过该装置来控制管坯中胀形介质固相分数的方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：基于水循环分离系统的固相分数控制装置，包括制坯装置，所述的制坯装置包括灌浆载体，所述的灌浆载体内设有管腔，所述的灌浆载体上且围绕管腔中部设有第一加热模块，所述的灌浆载体上且围绕管腔端部设有第一降温模块。

本发明进一步优选方案：还包括成形装置，所述的成形装置包括模具本体，所述的模具本体内设有一个主管腔道和至少一个支管腔道，所述的主管腔道与支管腔道相连通，所述的主管腔道和支管腔道内均设有可活动的推料杆；模具本体中的主管腔道用于放置待加工的管坯，支管腔道作为支管成形区域，而在主管腔道设置的推料杆，以及支管腔道设置的推料杆是为了分别向管坯中部施加轴向力和径向力，推料杆对主管腔道内管坯轴端施加的轴向力，来增加管坯端部固相分数和管坯中部的液相分数，实现管坯中胀形介质（半固态合金浆料）的固液相分离；

所述的主管腔道包括左端部区段、右端部区段和中部区段，所述的支管腔道连接于主管腔道的中部区段，所述的模具本体内且围绕于支管腔道，以及围绕于中部区段设有温度可控的第二加热模块，所述的模具本体内且围绕于左端部区段、右端部区段设有温度可控的第二降温模块。通过设置第二加热模块和第二降温模块，来实现胀形介质（半固态合金浆料）的固液相转化，使管坯内的胀形介质呈现“端部高固相，中部低固相”的状态；另外选用的第二加热模块和第二降温模块温度是可控的，进而来达到胀形介质（半固态合金浆料）固相率控制的目的。

本发明进一步优选方案：所述的第二加热模块且贴近支管腔道，以及贴近主管腔道中部区段的表面呈波纹状。此方案的设置是为了增大换热面积，提高胀形介质（半固态合金浆料）升温/降温速率。

本发明进一步优选方案：所述的制坯装置还包括用于封住管腔端口的密封块。

基于水循环分离系统的固相分数控制方法，包括以下步骤：