[发明专利]大膨胀量管件成形装置及成形方法

说明书

本发明公开一种大膨胀量管件成形装置及成形方法，涉及金属成形制造技术领域。大膨胀量管件成形装置具体为一种流体、模具复合成形装置，其通过将具有流体流道的密封冲头与成形模具配合使用，实现了管坯内高压胀形与介质填充压制的结合，使大膨胀量管件能够在保证壁厚均匀性的前提下实现整体成形，具有生产效率高、成本低的优势，适用于批量生产。大膨胀量管件成形方法，在保证壁厚均匀性的前提下实现了大膨胀量管件的整体成形；通过缩径工艺与增径工艺的合理设计，可进一步降低内高压工艺的管件膨胀率，进而减小成形内压，实现节能减排。

技术领域

本发明涉及金属成形制造技术领域，特别是涉及一种大膨胀量管件成形装置及成形方法。

背景技术

目前的技术手段表明，大膨胀量管件难以实现整体成形，由于管件局部型面具有膨胀量大、结构复杂等特征，工业界多采用局部型面单独成形后再与管件主体通过焊接的技术方案批量获得大膨胀量管件。由于管件存在焊缝，其在服役过程中焊缝处易发生由应力集中导致的微裂纹甚至开裂失效。同时，局部型面为单独成形，在拼焊过程中，由于焊接产生的热应力对导致焊缝区域发生变形，降低了管件的尺寸精度。

内高压成形是制造整体空心结构管件的先进技术，在结构轻量化与材料轻质化方面均具有明显优势。然而金属管件的内高压成形存在极限膨胀率，对于膨胀率超过200％的大膨胀量金属管件，无法通过内高压成形技术直接成形。同时，管坯在内高压成形过程中，管材沿环向发生拉伸变形，管壁沿壁厚方向发生减薄变形。对于具有局部特征的型面，其壁厚分布并不均匀，从而影响管件质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种大膨胀量管件成形装置及成形方法，其能够在保证壁厚均匀性的前提下实现大膨胀量管件的整体成形，解决上述现有膨胀率超过200％的大膨胀量管件无法通过传统内高压成形技术直接成形，且传统内高压成形技术容易导致管件膨胀型面壁厚不均匀的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种大膨胀量管件成形装置，包括：成形模具，所述成形模具包括上模具和下模具，所述上模具和所述下模具合模后，二者之间形成与目标管件外轮廓适配的成型腔；密封冲头，所述密封冲头内开设有流体流道，所述密封冲头用于与管坯的端部密封连接，并通过所述流体流道向所述管坯内部通入压力介质，以使所述管坯在所述成形模具和所述压力介质的双重作用下形成所述目标管件；所述成形模具的两侧均设置有所述密封冲头，分别用于与所述管坯的两端密封连接；冲头调节机构，所述冲头调节机构与所述密封冲头相连，用于驱动所述密封冲头靠近或远离所述成型腔内的所述管坯。

可选的，所述密封冲头包括内密封冲头和套设于所述内密封冲头外部的外密封冲头，所述外密封冲头用于与所述管坯端部的外轮廓适配，所述内密封冲头用于密封插入所述管坯的端部；所述流体流道开设于所述内密封冲头内。

可选的，所述外密封冲头与所述管坯端部的外轮廓间隙配合，所述内密封冲头与所述管坯端部的内轮廓过盈配合。

可选的，所述压力介质为液体压力介质或气体压力介质。

可选的，所述冲头调节机构为三维调节平台。

可选的，所述冲头调节机构包括轴向调节单元，所述轴向调节单元包括：第一油缸座，所述第一油缸座设置于所述成形模具的侧部；轴向驱动油缸，所述轴向驱动油缸设置于所述第一油缸座上，所述轴向驱动油缸的活塞杆与所述管坯的圆形截面共轴，且所述轴向驱动油缸的活塞杆端部设置有弹簧推板；弹簧，所述弹簧的一端与所述弹簧推板相连，另一端与所述密封冲头相连；所述轴向驱动油缸用于驱动所述密封冲头靠近或远离所述成型腔内的所述管坯，每个所述密封冲头分别与一所述轴向调节单元相连。