[发明专利]一种环形坯料超高压液压胀缩强化装置

说明书

一种大型环件超高压胀缩强化装置，属于环状工件液压胀缩复合强化技术领域，解决大型厚壁筒件采用胀形或扩孔工艺加载路径单一、冷变形量有限的技术问题，解决方案为：本装置包括减立柱、筒腔模具、缩径模具与胀形模具，减立柱安装于工作台的上方，胀形下冲头活套在减立柱的下部，缩径下冲头活套在胀形下冲头和减立柱下端部的外部，缩径上冲头活套在减立柱的上部并与缩径下冲头相对设置，胀形上冲头活套在缩径上冲头的外部并与胀形下冲头相对设置；超高压液体胀形通道入口与超高压液体缩径通道通过管道分别与超高压液体控制泵站连通。本发明能够成形出较大尺寸的护环件，使护环产生较高的累积塑性应变，同时强度提高170%以上。

技术领域

本发明属于环状工件液压胀形缩径复合技术领域，具体涉及的是一种环形坯料超高压液压胀缩强化装置。

背景技术

护环工况环境特殊、服役条件严刻，这就为护环的服役寿命、安全可靠性以及制造的技术经济指标提出了更高的要求，对材料品质、工艺技术、技术成本提出了更高的目标。当前国内外对变形强化这个重要环节依然沿用传统液压胀形和机械扩孔的强化工艺使材料强度大幅度提高。然而上述强化工艺，存在加载路径单一、变形不均匀、材料屈强比趋近于1等缺陷，另外，因为单一拉应力的作用会使材料内部微缺陷扩展甚至报废，而采用胀缩复合工艺对护环冷变形强化时，突破了传统单向拉应力强化机理，强化过程增加了压缩成形，使环坯进行缩径和胀形反复变形，增大了累积塑性应变，充分挖掘了材料冷变形强化潜能，有效地提高了护环强化效率。

目前，针对环状工件胀形和缩径装置较多。胀形装置方面，1981年第九届国际锻造会议（May 1981. Düsseldorf）公布了一种“发电机护环液压胀形冷变形强化的新工艺”（转载“大型铸锻件”82年增刊2），首次提出采用“减压法”液压扩胀护环的方法与装置。由于该方法增设了省力导柱，较全液压法所需压机的吨位小。ZL200620128035.4公开了“采用超高压系统液压胀形大型护环的省力装置”这种“超高压系统液压胀形大型护环的装置”只用锻造压机压在上冲头上构成封闭形腔，然后向其中注入超高压液体实现胀形工艺。CN1015328B公开了“外补液式护环液压胀形强化装置”，这种“外补液法”制造了一个专用护环压机框架，并设置两个加压系统和专用密封，利用吨位较大的专用压机生产大规格护环。CN1022386C公开了“环状工件的液压胀形装置”。该装置采用“内增压法”，其特点是不用专用压机和超高压泵，只用锻造水压机和普通高压泵（25～35MPa），水压机加压密封使锥形上冲头、下冲头与环坯构成密闭型腔，然后由护环内的增压器增压为超高压水并使护环胀形强化。而针对环状工件缩径所发明的设备装置更是层出不穷。例如在挤压缩径工艺方面，CN201389572公开了“圆管冷挤压缩径装置”，该装置包括工作台、油缸、模具，所述模具与油缸同轴线地分别固定连接在工作台的上、下平面，模具包括模瓣、 模套及法兰，该装置适用于圆管端头或圆管中段的冷挤压缩径。针对粘性介质与固体颗粒物质外压缩径工艺，CN102554023A公开了“一种管材局部缩径的方法”，它是将待成形管材内部装入芯杆，该芯杆沿轴向或径向分成多瓣，将上述装配好芯杆的管材放入固定模块的成形孔中，向由固定模块、压头所构成的料腔中装入固体颗粒介质，管材两端施加合适轴向力，同时压头下压，压缩固体颗粒介质，使管材实现径向变形，管材逐渐缩径并向芯杆贴拢，直至管材与芯杆紧密贴合后成形结束；压头回程，将成形后的工件从固定模块的成形孔中抽出，然后从管材两端分别取出芯杆，得到加工好的管材。在电磁缩径方面，CN105013960A公开了“基于比特线圈的管材磁脉缩径成形装置与方法”，该装置和方法采用电磁缩径技术对管材进行缩径成形。而在旋压缩径方面，CN102601199A公开了“一种固定芯模式薄壁管精密旋压缩径装置”，该装置是一种固定芯模式薄壁管精密旋压缩径新装置，包括定位夹紧部分、管坯、旋压缩径成形及芯模整形部分，它可装在普通车床或专用旋压机完成薄壁管精密旋压缩径成形，主要适于中小批量生产的场合。