專利名稱：鋁或銅合金制藝術(shù)叉管成型法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種鋁或銅合金制藝術(shù)叉管成型法，特別是指利用鍛造技術(shù)，來制作具有高強度的鋁或銅合金的藝術(shù)叉管。
現(xiàn)有技術(shù)中運用鑄造技術(shù)所制成的金屬叉管(俗稱三通管或多向通管接頭)，與本發(fā)明運用鍛塑成型技術(shù)制成的金屬叉管有很大區(qū)別。因為鑄造技術(shù)縱使較易取得鋁或銅合金叉管的藝術(shù)輪廓，但鑄件金屬組織的質(zhì)密度過于松散，是造成鑄件強度不佳的主要原因，且利用鑄造技術(shù)所制成的鑄件材質(zhì)過于粗糙，無法被用來制作高級藝術(shù)造型及高強度的鋁或銅合金叉管，因此無法與本發(fā)明運用鍛塑成型技術(shù)制成的鋁或銅合金叉管成品媲美。
已存在于工廠的鋁或銅合金制成的金屬叉管成品中，還沒有運用鍛塑一體成型技術(shù)制成的，其大多是利用鑄造技術(shù)或是利用半圓形的對半板片組焊成型技術(shù)制成叉管成品，此等常用技術(shù)制成的叉管成品，其外觀欠典雅，且功能強度及韌性不足，不符合高功能格調(diào)的需求，因此較難被使用在必須具有較佳抵抗管內(nèi)或管外壓力的環(huán)境上。這些目前所用的叉管物件，有的是用各端管間的組焊技術(shù)來制成的，例如常見于建材、家具、藝術(shù)燈飾及運動器材上所使用的銅或鋁質(zhì)叉管，其即是利用焊接技術(shù)制成；若是要制作較薄的管壁來達到降低重量的需求時，銅或鋁質(zhì)叉管即難予如愿，因為若引用已知的鑄造技術(shù)來制成較薄管壁的叉管，其勢必無法承受安全功能所不允許的應(yīng)力集中問題，因此目前所見的建材、家具、藝術(shù)燈飾及運動器材的叉狀組接管，尤其是在考慮支撐強度的情況下，勢必難于降低其管壁厚度，也因此難于制出質(zhì)輕、比強度高的高品質(zhì)叉管物件。這些困擾已存在多時，并不是無法被克服解決，而是若運用現(xiàn)有技術(shù)中的鑄造技術(shù)來制作叉管物件，因其強度不足，比強度低，且外觀粗糙，不符合市場的品質(zhì)需求。
為合理解決上述問題，本發(fā)明的目的是提出一種用鍛塑技術(shù)來制作一體成型并符合所需強度要求的鋁或銅合金叉管。
本發(fā)明的目的是由下述技術(shù)方案實現(xiàn)的一種鋁或銅合金制藝術(shù)叉管成型法，其特征在于(1)選用擠型材，選取鋁或銅合金擠制成型的擠型材，其具有一中心孔、多個通孔及多個凸體；該等通孔是形成于中心孔的周邊，該等凸體是分布成型于通孔間的外側(cè)壁面上；(2)銑制擠型坯件，是以銑制方法將擠型材加工成具主管及支管相連通的形態(tài)；該主管內(nèi)具直向主管孔，該等支管間具有適當弧距的跨部，且跨部內(nèi)保有中心孔；擠型材上的凸體是被銑制成分布于主管雙側(cè)外壁上的主管凸部以及分布于跨部雙側(cè)外壁上的支管凸部；該等主管凸部與支管凸部皆是制成斜向波峰狀；以形成銑制成型的擠型坯件；(3)主管擴孔鍛制，須先在擠型坯件的主管孔內(nèi)穿套擺設(shè)一同形的主管模心，隨后在主管凸部上配置鍛壓模，并在主管的擴伸端壁上罩設(shè)彈性護模，令鍛壓模對主管凸部施加鍛壓，使主管凸部被逐漸均勻的推擠至擴伸端壁間，進而鍛塑制成具有斜推角的擴孔形態(tài)的主管；(4)支管叉形鍛制，須在擠型坯件的圓形支管孔內(nèi)穿套擺設(shè)一同形的支管模心，并在跨部端的中心孔內(nèi)穿設(shè)一中置模心，隨后須在支管凸部上配置鍛壓模，并在支管的擴伸端壁上罩設(shè)彈性護模，令鍛壓模對支管凸部施加鍛壓，并令中置模心同步對中心孔內(nèi)施力擠鍛，使支管凸部被逐漸均勻的推擠至擴伸端壁，進而將支管間的跨部逐漸鍛塑制成張離叉狀形態(tài)，使多個支管張離成叉狀形態(tài)成型，并利用成型壓模對跨部施行鍛塑加工，以利塑形跨部上的壁料形成凹部，完成支管叉形鍛制作業(yè)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著優(yōu)點在于制成的叉管成品強度高、質(zhì)輕且具有極佳的應(yīng)力分散效果，因此特別適合用來制作高級藝術(shù)造型的建材、家具、藝術(shù)燈飾及運動器材的組接管使用，或需求質(zhì)輕、高強度及高表面精致度的管接頭使用，當然亦可供作如樹枝狀的金屬藝術(shù)品的叉接管。
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明


圖1是本發(fā)明將擠型材制成叉管成品的立體示意程序圖；圖2是本發(fā)明擠型坯件經(jīng)銑制后暨鍛塑前的正視圖；圖3是本發(fā)明圖2的A-A斷面示意圖；圖3-1是本發(fā)明圖3中主管凸部的剖示圖；圖4是本發(fā)明圖2的B-B斷面示意圖；圖4-1是本發(fā)明圖4中支管凸部的剖示圖；圖5是本發(fā)明圖2的C-C斷面剖視示意圖；圖6是本發(fā)明擠型坯件銑制后的剖示圖；圖7是本發(fā)明在主管內(nèi)擺置模心的剖示圖；圖8是本發(fā)明進行主管擴孔鍛制前的剖示圖；圖9是本發(fā)明進行主管擴孔鍛制后的剖示圖；圖10是本發(fā)明制成擴孔狀主管的剖示圖；圖11是本發(fā)明在支管內(nèi)擺置模心的剖示圖；圖11-1是本發(fā)明圖11中D-D斷面示意圖；圖12是本發(fā)明進行支管叉形鍛制前的剖示圖；圖13是本發(fā)明進行支管叉形鍛制后的剖示圖；圖14是本發(fā)明制成的叉狀支管的正視圖；圖15是本發(fā)明圖14的E-E斷面示意圖；圖16是本發(fā)明鍛作跨部的示意圖；圖17是本發(fā)明制成叉管成品的正視圖；圖18是本發(fā)明圖17的F-F斷面示意圖；圖19是本發(fā)明圖17的G-G斷面示意圖；圖20是本發(fā)明圖17的H-H斷面示意圖；圖21是本發(fā)明選用另一種型材以制成一對多向的叉管成品的實施例的立體示意圖；圖22是本發(fā)明選用另一種型材以制成多對多向叉管成品實施例的立體示意圖。
如圖1所示，本發(fā)明的鋁或銅合金制藝術(shù)叉管成型法，主要是將鋁或銅合金擠制成型的擠型材1，加工制作成所需高強度藝術(shù)造型叉管5的成型方法。
運用本發(fā)明的技術(shù)，可制成具斜錐擴孔狀管壁的藝術(shù)型多向叉管形態(tài)，現(xiàn)以制作一對二形式的三向叉管5(如圖1所示)為例，詳細說明本發(fā)明的制造方法本發(fā)明制造方法是包括(1)選用擠型材、(2)銑制擠型坯件、(3)主管擴張鍛制以及(4)支管叉形鍛制等步驟，其中(1)選用擠型材1，為鋁或銅合金擠制型材，具有一中心孔10、多個通孔11及多個凸體12；該等通孔11是形成于中心孔10的周邊，該等凸體12是分布成型于通孔11間的外側(cè)壁面上(如圖1所示)。
(2)銑制擠型坯件2，是利用銑削加工方法，將型材1加工成具主管21及支管22形態(tài)(如圖1、2所示)；該主管21內(nèi)，是被銑制成直向的主管孔23形態(tài)(配合圖6所示)；該等支管22間是被銑制成具有適當弧距的跨部24形態(tài)(如圖2所示)，且跨部24內(nèi)保有中心孔10，同時中心孔10、支管孔25以及主管孔23皆呈相互連通狀(如圖6所示)；在銑加工過程中，并將原擠型材1上的凸體12銑制成分布于主管21雙側(cè)外壁上的主管凸部26，以及分布于跨部24雙側(cè)外壁上的支管凸部27(如圖1至圖5所示)；該等主管凸部26與支管凸部27皆是制成斜向波峰狀(如圖1所示)；且該主管凸部26材料總體積26a(如圖3-1所示)，即是作為主管21后續(xù)擴孔鍛制時所需的擠型材料使用；該支管凸部27的物料總體積27a(如圖4-1所示)，即是作為支管22后續(xù)擴孔鍛制時所需的擠型材料使用；藉由上述銑制加工，即可制成具主管21、支管22、主管孔23、跨部24、支管孔25、主管凸部26及支管凸部27于一體的擠型坯件2。
(3)主管擴孔鍛制，必須先在上述擠型坯件2的主管孔23內(nèi)穿套擺設(shè)一同形的主管模心3(如圖7所示)，此主管模心3是使用較高硬度的合金鋼制成，因此可在鍛塑鋁或銅合金制成的擠型坯件2的主管21時，起支撐主管孔23并防止其孔壁塌陷變形的效果；隨后，必須在擠型坯件2的主管凸部26上配置鍛壓模31，并在擠型坯件2的擴伸端壁28上罩設(shè)彈性護模32(如圖8所示)，以利實施主管擴孔鍛制作業(yè)；在鍛制時，鍛壓模31是對主管凸部26施加鍛壓作用力，使呈現(xiàn)斜向波峰狀的主管凸部26上的材料總體積26a(如圖3-1所示)，逐漸被均勻的推擠至擴伸端壁28間(如圖9所示)，進而使主管210逐漸鍛塑制成具有錐角α的擴孔形態(tài)的主管孔230(如圖1及圖10所示)，隨后并取出主管模心3同時卸除鍛壓模31及彈性護模32，完成主管擴孔鍛制作業(yè)。
(4)支管叉形鍛制，必須先在上述擠型坯件2的圓形支管孔25內(nèi)穿套擺設(shè)一同形的支管模心4，并在跨部24端的中心孔10內(nèi)穿設(shè)另一中置模心41(如圖11所示)；該中置模心41的外壁斷面輪廓是形同于中心孔10形狀(如圖11-1所示)，但中置模心41的雙側(cè)端壁是制成弧曲外張狀(如圖11所示)；該支管模心4是使用低熔點合金制成，可在支管叉形鍛制作業(yè)中支撐支管22并防止其孔壁塌陷變形，同時在鍛制作業(yè)后，藉其熔點較鋁或銅合金低的特性，使支管模心4易于被熔縮后自支管22內(nèi)被卸除取出；該中置模心41是使用較高硬度的合金鋼制成，可在鍛塑鋁或銅合金制成的擠型坯件2的支管22時，起頂撐中心孔10并擴撐雙側(cè)支管22逐漸呈叉形外張狀；隨后，必須在支管凸部27上配置鍛壓模42，并在支管22的擴伸端壁29上罩設(shè)彈性護模43(如圖12所示)，以利實施支管叉形鍛制作業(yè)；在鍛制時，鍛壓模42是對支管凸部27施加鍛壓作用力，使呈現(xiàn)斜向波峰狀的支管凸部27上的物料總體積27a(如圖4-1所示)，逐漸被均勻的推擠至擴伸端壁29間(如圖13所示)，在鍛壓模42施壓擠鍛的同時(如圖13所示)，該中置模心41并對中心孔10內(nèi)施力擠鍛(如圖11所示)，進而使支管22逐漸被鍛塑制成具有張離叉狀的跨部240形態(tài)(如圖1、14、15所示)隨后先卸除中置模心41以展現(xiàn)張離叉狀成型的跨部240內(nèi)的中心孔100(如圖15所示)，并利用成型壓模44對該跨部240施行鍛塑加工(如圖16所示)，以利塑形跨部240上的壁料，形成具有提升跨部24雙側(cè)壁面強度作用的凹部30(如圖17所示)，完成支管叉形鍛制作業(yè)。
在上述支管擴孔鍛制作業(yè)中，支管凸部27上的物料總體積27a的大小及其呈現(xiàn)斜向波峰狀的形態(tài)，是決定支管22向外叉形擴張尺寸大小的重要因素；簡言之，支管凸部27即是供給作為支管22在叉形擴張過程中的所需延伸管壁材料用。
藉由上述技術(shù)，可完成本發(fā)明制法，并取得鋁或銅合金制的所需高強度藝術(shù)造型叉管5成品(如圖17所示)，其成型后的主管210及主管孔230具有向外擴張的錐狀(配合圖18所示)，其跨部240、中心孔100末端以及打扁部30處的管體是呈現(xiàn)雙側(cè)略扁且斜張的叉狀形態(tài)(配合圖19所示)，且其多個支管22及其支管孔25皆是呈現(xiàn)圓體管孔狀(配合圖12所示)，使其成型后的叉管5成品展現(xiàn)出鍛塑強度之外，另呈現(xiàn)出藝術(shù)輪廓彎曲狀態(tài)。
運用本發(fā)明的上述方法，亦可制作出一對多向形式的多向叉管7成品，如圖21所示，即是在選用擠型材步驟時，選取具有單一中心孔60、多個通孔61及多個凸體62的擠型材6；該等通孔61是形成于中心孔60的周邊，該等凸體62是分布成型于通孔61間的外側(cè)面上；利用此擠型材6，再延用上述(2)銑制擠型坯件、(3)主管擴孔鍛制以及(4)支管叉形鍛制等步驟，即可制出一對多向叉管7成品。同時，運用上述相同的擠型材6或相類似的擠型材，再配合施行本發(fā)明上述的制法，亦可制作出多對多向形式的多向叉管8成品(如圖22所示)。
運用本發(fā)明的方法所制成的叉管成品，可供作高級藝術(shù)造型的建材、家具、燈飾及運動器材的組接管使用，同時亦可作為如樹枝狀的金屬藝術(shù)品的叉接管使用，因此該主管孔與支管孔即是供作插接或螺組裝設(shè)其他周邊管件使用，具有銅或鋁合金制成的鍛塑制品的質(zhì)輕、比強度高及分散應(yīng)力及暨防止應(yīng)力集中的能力，廣為產(chǎn)業(yè)界所利用。
權(quán)利要求
1.一種鋁或銅合金制藝術(shù)叉管成型法，其特征在于(1)選用擠型材，選取鋁或銅合金擠制成型的擠型材，其具有一中心孔、多個通孔及多個凸體；該等通孔是形成于中心孔的周邊，該等凸體是分布成型于通孔間的外側(cè)壁面上；(2)銑制擠型坯件，是以銑制方法將擠型材加工成具主管及支管相連通的形態(tài)；該主管內(nèi)具直向主管孔，該等支管間具有適當弧距的跨部，且跨部內(nèi)保有中心孔；擠型材上的凸體是被銑制成分布于主管雙側(cè)外壁上的主管凸部以及分布于跨部雙側(cè)外壁上的支管凸部；該等主管凸部與支管凸部皆是制成斜向波峰狀；以形成銑制成型的擠型坯件；(3)主管擴孔鍛制，須先在擠型坯件的主管孔內(nèi)穿套擺設(shè)一同形的主管模心，隨后在主管凸部上配置鍛壓模，并在主管的擴伸端壁上罩設(shè)彈性護模，令鍛壓模對主管凸部施加鍛壓，使主管凸部被逐漸均勻的推擠至擴伸端壁間，進而鍛塑制成具有斜推角的擴孔形態(tài)的主管；(4)支管叉形鍛制，須在擠型坯件的圓形支管孔內(nèi)穿套擺設(shè)一同形的支管模心，并在跨部端的中心孔內(nèi)穿設(shè)一中置模心，隨后須在支管凸部上配置鍛壓模，并在支管的擴伸端壁上罩設(shè)彈性護模，令鍛壓模對支管凸部施加鍛壓，并令中置模心同步對中心孔內(nèi)施力擠鍛，使支管凸部被逐漸均勻的推擠至擴伸端壁，進而將支管間的跨部逐漸鍛塑制成張離叉狀形態(tài)，使多個支管張離成叉狀形態(tài)成型，并利用成型壓模對跨部施行鍛塑加工，以利塑形跨部上的壁料形成凹部，完成支管叉形鍛制作業(yè)。
2.如權(quán)利要求1所述的鋁或銅合金制藝術(shù)叉管成型法，其特征在于該主管凸部的物料總體積，等于作為主管后續(xù)擴孔鍛制時所需的擠型物料的總體積。
3.如權(quán)利要求1所述的鋁或銅合金制藝術(shù)叉管成型法，其特征在于該支管凸部的物料總體積，等于作為支管后續(xù)擴孔鍛制時所需的擠型物料的總體積。
4.如權(quán)利要求1所述的鋁或銅合金制藝術(shù)叉管成型法，其特征在于該主管模心及中置模心是使用較高硬度的合金鋼制成。
5.如權(quán)利要求1所述的鋁或銅合金制藝術(shù)叉管成型法，其特征在于該中置模心的外壁斷面輪廓是形同于中心孔形狀，但其雙側(cè)端壁是呈弧曲外張狀。
6.如權(quán)利要求1所述的鋁或銅合金制藝術(shù)叉管成型法，其特征在于該支管模心是使用比鋁或銅合金熔點低的低熔點合金制成。
全文摘要
一種鋁或銅合金藝術(shù)叉管成型法,由選擠型材、銑制擠型坯件、主管擴孔鍛制及支管叉形鍛制等步驟完成,擠型材具備多個通孔及凸體,將多個通孔銑制一端主管孔及呈端支管孔形態(tài),將多個凸體銑成主管凸部及支管間的支管凸部,制成擠型坯件;主管孔內(nèi)擺置主管模心,進行擴孔鍛制,將主管孔制成所需擴張形態(tài);在支管孔內(nèi)擺設(shè)支管模心,進行支管部位的叉形鍛制,制成叉分張狀態(tài);成高強度藝術(shù)造型叉管。
文檔編號B21C37/29GK1273887SQ9910729
公開日2000年11月22日 申請日期1999年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月14日
發(fā)明者曾紹謙 申請人:曾紹謙