專利名稱：提高階梯空心變徑管壁厚均勻性的成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種階梯空心變徑管的成形方法。
背景技術(shù)：
在航空、航天和汽車工業(yè)等領(lǐng)域，減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量以節(jié)約運行中的能量是人們長期追求的目標(biāo)，也是現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的趨勢之一。結(jié)構(gòu)輕量化有二條主要途徑一是材料途徑，采用鋁合金、鎂合金、鈦合金和復(fù)合材料等輕質(zhì)材料；二是結(jié)構(gòu)途徑，對于承受彎扭載荷為主的結(jié)構(gòu)，采用空心變截面構(gòu)件，可以減輕質(zhì)量又可以充分利用材料的強(qiáng)度和剛度。 內(nèi)高壓成形正是在這樣的背景下開發(fā)出來的一種減重、節(jié)材、節(jié)能，具有廣泛應(yīng)用前景的空心輕體結(jié)構(gòu)件的新型先進(jìn)制造技術(shù)。在鋁合金、鎂合金及高強(qiáng)鋼等輕質(zhì)金屬材料被廣泛應(yīng)用的同時，空心變截面構(gòu)件成為首選的理想結(jié)構(gòu)形式。在工業(yè)領(lǐng)域有一種特殊結(jié)構(gòu)的階梯空心變徑管，它的主要特征是整個零件中間段的直徑最短，左右兩端次之，在中間和兩端之間的部位直徑最大，整個結(jié)構(gòu)是左右對稱分布的，如圖1所示。在以前這種結(jié)構(gòu)的零件的成形方法一般是選取與中間位置處(最小直徑)相同尺寸的管件，放到成形模具中，然后兩端管坯密封，中間高壓成形，如圖2所示。但是這種方法對于最大膨脹量的兩個部位，會由于局部變形量大，導(dǎo)致壁厚減薄進(jìn)而發(fā)生開裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有階梯空心變徑管成形方法由于局部變形量大導(dǎo)致壁厚減薄而發(fā)生開裂的問題，提供一種提高階梯空心變徑管壁厚均勻性的成形方法。本發(fā)明是通過下述方案予以實現(xiàn)的所述方法包括以下步驟步驟一、選擇空心管件作為原始坯料，空心管件的直徑等于成形管件端部直徑；步驟二、首先對空心管件進(jìn)行電磁縮徑成形，在空心管件的中部纏上線圈，并連成串聯(lián)電路，然后合上開關(guān)，將線圈通電，線圈產(chǎn)生磁場力，使空心管件的中部產(chǎn)生縮徑變形，通電時間為0. 015秒-0. 020秒；步驟三、將縮徑后的空心管件對中放到成形模具的型腔中，使空心管件的縮徑處位于型腔中兩個凸起型面之間，采用左密封沖頭和右密封沖頭對空心管件的兩個端口同時實施密封處理；然后逐漸施加內(nèi)壓進(jìn)行內(nèi)高壓液力成形，施加的內(nèi)壓為20-100Mpa，施加內(nèi)壓的時間為 30秒-120秒；步驟四、成形完畢后，卸去內(nèi)壓，移除左密封沖頭和右密封沖頭，抬起模具的上模，取出成形管件。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果本發(fā)明應(yīng)用的方法是采取與成形管件的兩端位置處直徑相同尺寸的管件作為原始坯料，先進(jìn)行電磁成形，對中間處的管坯進(jìn)行縮徑成形，使中間處的管坯直徑等于或小于零件中間部位的最小直徑，然后再放到模具中進(jìn)行內(nèi)高壓成形。這樣做的好處是使零件直徑最大部位處的膨脹量大為減低。


圖1本發(fā)明方法成形的零件結(jié)構(gòu)示意圖，其中D2 > Dl > D3 ；圖2是使用傳統(tǒng)內(nèi)高壓成形方法成形零件時的模具剖面圖；圖3是利用本發(fā)明方法成形此類零件時的模具剖面圖；圖4是對原始管坯進(jìn)行電磁縮徑成形的示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一下面結(jié)合圖3和圖4明本實施方式，本實施方式的方法包括以下步驟步驟一、選擇空心管件3作為原始坯料，空心管件3的直徑等于成形管件端部直徑 D2 ；步驟二、首先對空心管件3進(jìn)行電磁縮徑成形，在空心管件3的中部纏上線圈5，并連成串聯(lián)電路，然后合上開關(guān)，將線圈5通電，線圈5產(chǎn)生磁場力，使空心管件3的中部產(chǎn)生縮徑變形，通電時間為0. 015秒-0. 020秒；步驟三、將縮徑后的空心管件3對中放到成形模具2 的型腔中，使空心管件3的縮徑處位于型腔中兩個凸起型面之間，采用左密封沖頭1和右密封沖頭4對空心管件3的兩個端口同時實施密封處理；然后逐漸施加內(nèi)壓進(jìn)行內(nèi)高壓液力成形，施加的內(nèi)壓為20-100Mpa，施加內(nèi)壓的時間為30秒-120秒；步驟四、成形完畢后，卸去內(nèi)壓，移除左密封沖頭1和右密封沖頭3，抬起模具2的上模，取出成形管件。以圖1所示的零件尺寸為例，用常規(guī)液壓成形方法的成形模具剖面圖如圖3所示， 其最大變形截面處的截面變化為由Φ16πιπι成形到Φ32πιπι，膨脹量為100%。而應(yīng)用本發(fā)明的成形方法的成形模具剖面圖如圖4所示，其最大變形截面處的截面變化為由Φ20πιπι成形到Φ32πιπι，膨脹量為60%，可見其膨脹量由100%減少到60%，改善了變形的不均勻性，減低了壁厚的減薄率，使成形后的零件的壁厚分布更均勻了，尤其是對于大截面差(管件最大與最小直徑比值)這種結(jié)構(gòu)的零件，本方法的優(yōu)越性體現(xiàn)得更明顯。
具體實施方式
二 本實施方式的步驟三中當(dāng)原始坯料的材質(zhì)為鋁合金時，施加的內(nèi)壓為20-30Mpa。其它步驟與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式的步驟三中當(dāng)原始坯料的材質(zhì)為高強(qiáng)鋼時，施加的內(nèi)壓為80-100Mpa。其它步驟與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式的步驟二中縮徑變形量的范圍(成形管件最小直徑與原始管坯直徑的比值)為0.5-1。其它步驟與具體實施方式
一相同。
權(quán)利要求
1.一種提高階梯空心變徑管壁厚均勻性的成形方法，其特征在于所述方法包括以下步驟步驟一、選擇空心管件(3)作為原始坯料，空心管件(3)的直徑等于成形管件端部直徑(D2)；步驟二、首先對空心管件(3)進(jìn)行電磁縮徑成形，在空心管件(3)的中部纏上線圈(5)，并連成串聯(lián)電路，然后合上開關(guān)，將線圈(5)通電，線圈(5)產(chǎn)生磁場力，使空心管件(3)的中部產(chǎn)生縮徑變形，通電時間為0.015秒-0.020秒；步驟三、將縮徑后的空心管件 (3)對中放到成形模具O)的型腔中，使空心管件(3)的縮徑處位于型腔中兩個凸起型面之間，采用左密封沖頭(1)和右密封沖頭(4)對空心管件(3)的兩個端口同時實施密封處理；然后逐漸施加內(nèi)壓進(jìn)行內(nèi)高壓液力成形，施加的內(nèi)壓為20-100Mpa，施加內(nèi)壓的時間為 30秒-120秒；步驟四、成形完畢后，卸去內(nèi)壓，移除左密封沖頭(1)和右密封沖頭(3)，抬起模具O)的上模，取出成形管件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述提高階梯空心變徑管壁厚均勻性的成形方法，其特征在于步驟三中施加的內(nèi)壓為20-30Mpa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述提高階梯空心變徑管壁厚均勻性的成形方法，其特征在于步驟三中施加的內(nèi)壓為80-1 OOMpa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述提高階梯空心變徑管壁厚均勻性的成形方法，其特征在于步驟二中縮徑變形量的范圍為0. 5-1。
全文摘要
提高階梯空心變徑管壁厚均勻性的成形方法，它涉及一種階梯空心變徑管的成形方法。本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有階梯空心變徑管成形方法由于局部變形量大導(dǎo)致壁厚減薄而發(fā)生開裂的問題。所述方法包括以下步驟選擇空心管件作為原始坯料；首先對空心管件進(jìn)行電磁縮徑成形，在空心管件的中部纏上線圈，并連成串聯(lián)電路，然后合上開關(guān)，將線圈通電，線圈產(chǎn)生磁場力，使空心管件的中部產(chǎn)生縮徑變形；將縮徑后的空心管件放到成形模具中，采用左密封沖頭和右密封沖頭對空心管件的兩個端口同時實施密封處理；然后逐漸施加內(nèi)壓進(jìn)行內(nèi)高壓液力成形；卸去內(nèi)壓，移除左密封沖頭和右密封沖頭，取出成形管件。本發(fā)明用于階梯空心變徑管成形。
文檔編號B21D26/033GK102228932SQ20111010258
公開日2011年11月2日 申請日期2011年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月22日
發(fā)明者馮蘇樂, 李峰, 林俊峰 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)