[发明专利]一种管形零件成形方法及其装置

说明书

一种管形零件成形装置，包括上垫板、下垫板、刚性凹模和模具镶块，上垫板和下垫板平行设置，模具镶块和刚性凹模分别垂直设置于上垫板和下垫板之间，且刚性凹模型腔与模具镶块的凸起相匹配，刚性凹模型腔一侧设置有流体介质腔，刚性凹模底部设置有介质入口，模具镶块的凸起内设置有加热圈。同时本发明还提供了一种采用上述装置的管形零件的成形方法。本发明的提出极大地拓宽了液压成形技术的应用范围，具有广阔的前景，通过模具镶块与低压介质的双向压力，可以提高复合材料管形零件内外层的界面结合强度，具有良好的发展潜力。

技术领域

本发明涉及金属塑性成形技术领域，更具体的说是涉及一种管形零件成形方法及其装置。

背景技术

高温合金是现代航空发动机、燃气轮机及火箭发动机等必需的重要金属材料，随着新一代航空发动机向整体化、轻量化、长寿命、高可靠发展，涌现了一系列高温合金空心构件，其突出特点为整体结构、形状复杂、具有小特征、高精度及高温合金材料强度大、加工硬化显著、冷成形困难，这些特点交叉共存，使得此类构件制造难度极大，成为亟待解决的重大技术关键。例如航空发动机中的合流环、封严环等典型零件，零件内部型腔具有复杂小特征，由于空间的限制无法利用刚性模具直接成形，目前的主流成形工艺是先采用分块成形出单瓣结构，后采用焊接或铆接的方法，降低了零件的结构完整性、可靠性和寿命，导致零件成本高、成品率低，应用上受到限制。

目前金属充液成形技术作为一种先进的柔性成形方法，得到了长足的发展和广泛的应用，逐渐成为薄壁零件制造的主流技术之一。当前对高温合金管形零件的充液成形技术研究还较少。

因此，本发明提供了一种针对高温合金管形零件复杂微小特征的低压流体介质成形方法，该方法是基于板材液压成形工艺的一种新型衍生工艺。它在保证了高温合金管坯直臂区壁厚减薄率的基础上仅仅需要一道次成形，无需整形工序，同时通过微小特征局部加热，可以显著改善难成形复杂部位材料成形性能，很大减小了局部微小特征的制造难度。既可以充分发挥液压成形零件表面质量好、尺寸精度高的优势，同时利用了加热后材料性能的提高，不需要多道次成形，节约成本，提高生产效率。本发明的提出极大地拓宽了液压成形技术的应用范围，具有广阔的前景。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种仅需一步工序即可制备出表面质量好、成形精度高的具有宏观微特征的高温管形零件的成形方法及其装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种管形零件成形装置，包括上垫板、下垫板、刚性凹模和模具镶块，所述上垫板和下垫板由上至下平行设置，所述模具镶块和刚性凹模分别垂直设置于所述上垫板和下垫板之间，且所述刚性凹模的型腔与所述模具镶块的凸起相匹配，所述刚性凹模的型腔一侧设置有液室腔，所述刚性凹模底部设置有进液口，所述模具镶块的凸起内设置有加热圈。

进一步的，所述刚性凹模与所述上垫板、所述下垫板的连接处设置有密封装置。

进一步的，所述密封装置为密封圈。

上述的一种管形零件成形装置的零件成形方法，包括如下步骤：

1)根据所需管坯尺寸将零件材料卷焊下料得到管坯，然后对管坯进行切割、退火处理、清洁后翻边成形，再次进行清洁处理，并检验管坯尺寸；

2)将刚性凹模和模具镶块安装在管材充液成形设备上，然后对液室腔内进行清理；

3)将检验后的管坯放置在成形装置的预设位置，然后将密封圈安装在管坯边缘外侧，再通过刚性凹模内的进液口向液室腔内快速加载液体，加载程度为液体未从液室圆角边缘溢流即可，保持液室压力；

4)将模具镶块凸起内的加热圈温度提高至预设温度，待管坯所要成形的微小特征部位温度稳定后，按设定速度使模具镶块沿径向推动管坯，同时设置液室腔内按设定压力曲线增压，坯料在模具镶块和低压流体介质的综合作用下发生弹塑性变形，模具镶块通过与刚性凹模合模，一步成形到位，然后冷却至室温，得到所需管形零件。