[发明专利]一种变截面异形管件的充液压制成形装置

说明书

本发明公开一种变截面异形管件的充液压制成形装置，涉及管材成形制造技术领域，包括充液压制成形模具、双向随动密封装置和介质填充与压力控制系统；所述充液压制成形模具内用于放置管材，并对所述管材压制成形；所述双向随动密封装置用于对所述管材的两端进行随动密封；所述介质填充与压力控制系统包括介质填充系统和压力控制系统，所述介质填充系统内用于向所述管材内填充介质，所述压力控制系统用于对所述管材的内部支撑压力进行控制。本发明用于变截面异形管件的充液压制成形。

技术领域

本发明涉及管材成形制造技术领域，特别是涉及一种变截面异形管件的充液压制成形装置。

背景技术

在汽车安全碰撞及节能减排法规驱动下，高强轻质材料应用，以及轻量化结构应用是汽车发展的必然趋势。实现轻量化的主要途径之一是将构件结构设计为空心变截面结构。内高压成形技术适用于生产空心变截面轻体构件，已经广泛用于生产汽车轻量化构件，如底盘、车身和排气管件等。而近年来，为了进一步实现汽车结构的轻量化，高强钢(抗拉强度大于700MPa)在汽车结构上的应用逐渐增加。由于内高压成形压力与构件的圆角半径成反比，与材料的屈服强度成正比，因此成形高强钢复杂形状构件需要的内压极高。过高的压力，导致设备所需合模压力机吨位大，模具尺寸大，投资大，这些问题综合作用使得超高强钢内高压件成本高，成为限制制造超高强钢复杂构件的一个瓶颈，因此迫切需要开发适合于高强钢异形管件的液压成形技术。

充液压制成形技术是一种可以成形高强钢异形管件的先进的液压成形技术。具体工作原理是通过使管材内部充满液体介质并增压至一定的支撑压力后，模具闭合进行管材压制，管材将在模具的机械压力和内部液体支撑压力的共同作用下发生变形，成为所需要的形状构件。与内高压相比，充液压制工艺可大幅度降低模具和设备的成本，工艺稳定，构件均匀性好。

但通过分析成形工作原理和工艺机理，充液压制成形工艺也存在以下几个问题：

充液压制成形的成形圆角区处于双向压应力状态，因此在成形完成后，卸掉管内支撑内压后，由于弹性应力的影响，构件将向管外反弹，这将导致构件脱模困难。成形支撑内压越高，构件的直边段越长，脱模将越困难。

由于模具在对管材压制前，管材内部需要充满液体介质并增压至一定的支撑压力，因此此时管材两端必须完成密封。由于管材压制时是随着模具的运动做相应的运动的，因此需要解决管材两个方向密封端的随动问题，否则密封处将承受较大的作用力，轻者密封失效，重者构件将不满足形状要求。

充液压制时要保证管材内部支撑压力基本恒定。管材在压制的过程中，管内支撑介质体积将变小，管材内支撑压力将升高。再者管材压制的过程中又不可避免的存在少量泄露，这将导致管材内支撑压力降低。内压过高，会导致管材局部发生膨胀变形，超过模腔尺寸，形成飞边，或者直接导致管材膨胀破裂。内压过低，将起不到支撑作用，导致局部堆料，管材截面成形不充分。

常规控制管材内部支撑压力的方法是采用被动压力阀控制，可以是定压溢流阀，也可以是比例压力控制阀。但无论何种控制方式，均存在响应滞后，尤其是在管材刚开始压制时，均存在较大的控制压力超调，超调量有可能超过管材塑性强度而导致膨胀变形而使构件报废，另外单纯被动压力阀控系统也无法主动补偿泄漏量。

充液压制工艺往往需要多段支撑压力控制，采用恒定压力溢流阀控制方式则无法满足要求，而采用比例或伺服压力控制，成本较高。

因此，亟需提供一种新的变截面异形管件的充液压制成形装置，以解决现有技术中所存在的上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种变截面异形管件的充液压制成形装置，以解决上述现有技术存在的问题。