[发明专利]一种基于磁流变弹性体的管材变轴线成形装置及成形方法

权利要求书

1.一种基于磁流变弹性体的管材变轴线成形装置，其特征在于：该成形装置包括模具、冲头、管坯、磁流变弹性体与电磁铁；其中：所述模具包括前模与后模，前模与后模呈镜面对称结构，合模后内部形成管材弯曲型腔；所述冲头水平放置，进给方向为水平方向；所述磁流变弹性体贴合于待成形管坯内壁放置；所述管坯的一端封合，冲头推动管坯内的磁流变弹性体使其贴合于封合的管坯端，管坯内部压力由磁流变弹性体提供；所述电磁铁为两个，分别设置于型腔与模具的上方和下方。

2.根据权利要求1所述的基于磁流变弹性体的管材变轴线成形装置，其特征在于：所述电磁铁尺寸与模具相当，其产生磁场作用范围大于成形装置工作区域；电磁铁所输入电流大小为0-30A，在模具型腔内产生的磁感应强度范围为0-2T。

3.根据权利要求1所述的基于磁流变弹性体的管材变轴线成形装置，其特征在于：所述磁流变弹性体的形状与模具型腔相适应，磁流变弹性体中的磁性粒子为羟基铁粉或羰基铁粉等具有铁磁性的微米尺度颗粒；磁流变弹性体中的磁性粒子浓度范围为0％-80％，其浓度分布方式为各部分均一浓度或者是局部变浓度；当磁流变弹性体中磁性粒子为局部变浓度分布时，磁性粒子分布方式为上下分布(上部和下部浓度不同)或左右分布(左部和右部浓度不同)等形式。

4.根据权利要求1所述的基于磁流变弹性体的管材变轴线成形装置，其特征在于：所述模具和冲头的材质为高温合金、奥氏体不锈钢或铝合金等无磁性金属材料。

5.根据权利要求1所述的基于磁流变弹性体的管材变轴线成形装置，其特征在于：所述冲头为等直径冲头或阶梯式冲头，若为阶梯式冲头则其最大直径小于模具型腔直径。

6.根据权利要求1所述的基于磁流变弹性体的管材变轴线成形装置，其特征在于：所述阶梯式冲头，其外径大小变化范围为10-300mm，内径小于外径1-8mm。

7.根据权利要求1所述的基于磁流变弹性体的管材变轴线成形装置，其特征在于：所述管坯长度L应大于模具型腔弯曲段中轴弧线长度与成形后弯管两端直线段长度之和。

8.一种利用权利要求1-7任一所述的成型装置进行的基于磁流变弹性体的管材变轴线成形方法，其特征在于：该成形方法包括如下步骤：

(1)准备待成形管坯：管坯长度应该大于型腔弯曲部分中轴弧线长度与成形后弯管两端直线段长度之和，管坯一端采用焊接的方式进行封合；

(2)根据管材弯曲结构特点以及管材相对弯曲半径，调整磁流变弹性体内部磁性粒子的分布方式与分布浓度；

(3)将步骤(2)中的磁流变弹性体放置于管坯内部，再将管坯放置于模具型腔之中，随后模具合模；

(4)冲头中心对准磁流变弹性体中心，推动管坯移动，与此同时，施加磁场，根据弯管结构特征及变形特点，实时改变磁流变弹性体的性能；通过磁场与冲头进给的配合，使管材在型腔中逐步变形；

(5)退出冲头，打开模具，取出成形后的零件。