專利名稱：一種提高管材內(nèi)高壓成形極限的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機械制造領(lǐng)域，特別涉及一種提高管材內(nèi)高壓成形極限的工藝方法。
背景技術(shù)：
以往內(nèi)高壓成形都采用線性加載路徑，其加載路徑的特點為軸向補料量和內(nèi)壓同時單調(diào)遞增，即隨著軸向補料的進(jìn)行，內(nèi)壓不斷升高。這種加載方式在成形小膨脹量零件時成形窗口很寬，對設(shè)備控制精度要求不高。但當(dāng)成形大膨脹量零件或復(fù)雜截面形狀零件時，成形窗口非常窄，工藝難度很大。傳統(tǒng)改善室溫內(nèi)高壓成形性能的方法是通過精確控制加載路徑，同時施加預(yù)成型工序及熱處理工序來提高或恢復(fù)管坯的成形能力。但這對成形設(shè)備的控制精度提出了很高的要求，且增加了成形工序和制造成本，生產(chǎn)效率較低，難于成形大膨脹量或低硬化指數(shù)材料的空心零件。雖然由袁安營，張士宏，王忠堂，李文偉著作的文獻(xiàn) 《管材內(nèi)高壓成形新加載方式的研究》提出一種內(nèi)壓加載技術(shù)——脈動加載方式，即在成形過程中軸向補料連續(xù)施加，而內(nèi)壓按一定規(guī)律波動。但該技術(shù)不能完全克服上述困難。其原因為脈動加載過程中內(nèi)壓處在高點時軸向補料沒有停止，且壓力的波動幅度及頻率始終保持不變，導(dǎo)致送料區(qū)管坯易發(fā)生壓縮起皺導(dǎo)致成形失敗。此外，該加載方式用于實際生產(chǎn)時，由于其波形的非線性，內(nèi)壓脈動特征難以控制，不適于實際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種提高管材內(nèi)高壓成形極限的工藝方法，解決目前大膨脹率零件或低塑性材料內(nèi)高壓成形中顯著存在的軸向補料困難，易發(fā)生失穩(wěn)起皺和破裂等缺陷的問題。一種提高管材內(nèi)高壓成形極限的工藝方法，包括以下步驟
A、模具運行準(zhǔn)備
將初始管坯放入模具型腔，合模并施加合模力；
B、成形
(a)、端部沖頭對管坯端部實行密封，并向管坯內(nèi)部填充成形介質(zhì)，
(b)、向管坯內(nèi)部填充成形介質(zhì)并施加一定壓力/V該壓力應(yīng)保證管坯在軸向補料過程中不發(fā)生起皺失穩(wěn)，
(C)、端部沖頭沿軸向進(jìn)給，把送料區(qū)管坯推進(jìn)脹形區(qū)，使管坯形成微小有益皺紋，
(d)、升高內(nèi)壓至有益皺紋展平，
(e)、內(nèi)壓降至外，
(f )、重復(fù)步驟c、d、e至零件完全貼模；
C、取件
(a)、卸掉管坯內(nèi)部壓力，
(b)、端部沖頭后退至與模具型腔完全分開， (C)、打開模具，從模具中取出零件。其中，步驟A中將初始管坯放入凹模中，上模向下移動與下模閉合完成合模，并施加相應(yīng)的合模力，其要點為合模力應(yīng)能保證成形過程中上、下模具不會因內(nèi)壓升高而分開。施加的壓力的波形主要為矩形波。介質(zhì)可以是氣體介質(zhì)、熱油介質(zhì)或粘性介質(zhì)。上述的初始管坯可以是塑性材料、低碳鋼、不銹鋼或者是鋁鎂合金。本發(fā)明的有益效果是該工藝方法可充分利用金屬材料反復(fù)加載時再屈服應(yīng)力提高的特點，提高材料的均勻變形能力，延遲破裂失穩(wěn)的發(fā)生，進(jìn)而提高管材的成形極限； 由于摩擦力降低，管料容易送到脹形區(qū)，減輕管坯端部的起皺趨勢，提高成形件的壁厚均勻性，從而進(jìn)一步提高管材的成形極限；成形件的表面質(zhì)量好，模具磨損減輕，延長模具使用壽命；與傳統(tǒng)加載模式同時輔以預(yù)成型工序和退火熱處理工序方法相比，該工藝方法具有工藝參數(shù)易于控制，成形工序少，制造成本低，所需設(shè)備噸位小等優(yōu)點。本發(fā)明設(shè)計合理、便于實施、效果顯著，具有較強的推廣價值。


附圖1是初始管坯放入模具型腔位置示意附圖2是合模示意附圖3是形成微小有益皺示意附圖4是微小有益皺展平示意附圖5是終成形示意附圖6是脈動內(nèi)高壓成形加載曲線；
上圖中1.下模，2.右沖頭，3.初始管坯，4.上模，5.左沖頭，6.介質(zhì)填充通道，7.形成微小有益皺紋管坯，8.微小有益皺紋展平管坯，9.終成形管坯。
具體實施例方式
結(jié)合附圖1-6，對本發(fā)明作進(jìn)一步描述
1、模具運行準(zhǔn)備，
a、制作模具，模具由上模4、下模1和端部的右沖頭2和左沖頭5組成，模具型腔分為送料區(qū)、脹形區(qū)，上述與現(xiàn)有技術(shù)相同，此不贅述，
b、將初始管坯3放入凹模1中，上模4向下移動與下模1閉合完成合模，并施加相應(yīng)的合模力，其要點為合模力應(yīng)能保證成形過程中上、下模具不會因內(nèi)壓升高而分開，
2、成形，
a、端部的右沖頭2和左沖頭5軸向進(jìn)給，直至管坯兩端密封，
b、自端部沖頭的介質(zhì)填充通道6向管坯內(nèi)部填充成形介質(zhì)至管坯型腔完全充滿為止， 保持內(nèi)壓為/V其要點為內(nèi)壓A1應(yīng)保證管坯在軸向補料過程中不發(fā)生起皺失穩(wěn)，內(nèi)壓A1應(yīng)大于2"http://￡/而小于("http://￡/+(71//￡/)，其中、為管坯材料的流動屈服應(yīng)力，^b為管坯材料的流動屈服極限，t為管坯壁厚，i/為管坯內(nèi)徑，
c、端部的右沖頭2和左沖頭5施加一定量的軸向進(jìn)給，把送料區(qū)管坯推至脹形區(qū)，使管坯形成微小有益皺紋，然后停止，獲得中間形狀工件，即形成微小有益皺紋管坯7，其要點為微小有益皺紋波峰波谷的絕對高度差應(yīng)小于現(xiàn)
d、內(nèi)壓升高至a(i為內(nèi)壓波動序次，i=l，2，3…n)，消除微小有益皺紋，獲得中間形狀工件，即微小有益皺紋展平管坯8，其要點為內(nèi)壓α應(yīng)大于(σ st/d+obt/d)而小于2 Cbi/ d,e、內(nèi)壓降至/V
f、重復(fù)步驟c、d、e直至成形出零件，即終成形管坯9， 3、取件，
a、將管坯內(nèi)部壓力降低至OMpa，
b、端部沖頭后退至與模具型腔完全分開， C、打開模具，從模具中取出零件。本發(fā)明特別適用于成形大膨脹率、復(fù)雜截面形狀等需施加軸向補料的空心零件。需要說明的是脈動內(nèi)壓的波形主要為矩形波；適于傳力介質(zhì)為氣體介質(zhì)、熱油介質(zhì)、粘性介質(zhì)等可用于內(nèi)高壓成形的傳力介質(zhì)；該工藝可用于成形變徑管、多通管和異型截面空心構(gòu)件；采用的管坯應(yīng)為塑性材料、低碳鋼、不銹鋼或者是鋁鎂合金。
權(quán)利要求
1.一種提高管材內(nèi)高壓成形極限的工藝方法，其特征是包括以下步驟A、模具運行準(zhǔn)備將初始管坯(3)放入模具型腔，合模并施加合模力；B、成形(a)、端部沖頭對管坯端部實行密封，并向管坯內(nèi)部填充成形介質(zhì)，(b)、向管坯內(nèi)部填充成形介質(zhì)并施加一定壓力/V該壓力應(yīng)保證管坯在軸向補料過程中不發(fā)生起皺失穩(wěn)，(C)、端部沖頭沿軸向進(jìn)給，把送料區(qū)管坯推進(jìn)脹形區(qū)，使管坯形成微小有益皺紋，(d)、升高內(nèi)壓至有益皺紋展平，(e)、內(nèi)壓降至外，(f )、重復(fù)步驟c、d、e至零件完全貼模；C、取件(a)、卸掉管坯內(nèi)部壓力，(b)、端部沖頭后退至與模具型腔完全分開，(C)、打開模具，從模具中取出零件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高管材內(nèi)高壓成形極限的工藝方法，其特征是步驟A中 將初始管坯(3)放入凹模(1)中，上模(4)向下移動與下模(1)閉合完成合模，并施加相應(yīng)的合模力，其要點為合模力應(yīng)能保證成形過程中上、下模具不會因內(nèi)壓升高而分開。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高管材內(nèi)高壓成形極限的工藝方法，其特征是施加的壓力的波形主要為矩形波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高管材內(nèi)高壓成形極限的工藝方法，其特征是介質(zhì)可以是氣體介質(zhì)、熱油介質(zhì)或粘性介質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高管材內(nèi)高壓成形極限的工藝方法，其特征是所述的初始管坯(3 )可以是塑性材料、低碳鋼、不銹鋼或者是鋁鎂合金。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機械制造領(lǐng)域，特別涉及一種提高管材內(nèi)高壓成形極限的工藝方法。其技術(shù)方案是包括如下步驟首先在相對較低壓力下在管坯端部施加軸向補料，使管坯順利送入脹形區(qū)，形成微小有益皺紋，然后停止軸向補料。隨后升高壓力，對脹形區(qū)管坯進(jìn)行整形，至有益皺紋消失，然后降低壓力。重復(fù)上述過程，直至零件貼模成形。卸掉內(nèi)壓，端部沖頭后退至與模具型腔完全分開為止，打開模具，從模具中取出零件。該方法避免了軸向補料和內(nèi)壓整形同時進(jìn)行情況下因摩擦力過大管坯端部易發(fā)生失穩(wěn)起皺，而脹形區(qū)因補料不足易發(fā)生破裂和有益皺不能重復(fù)利用的缺陷，可大大提高管材的成形極限，減少預(yù)成型和熱處理工序，同時大大降低模具型腔的磨損，延長模具壽命。
文檔編號B29C67/00GK102248058SQ20111016560
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者蘭軍, 初冠南, 曹愛玲, 燕炳波, 王建軍, 王昌, 董道寬 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海), 山東鴻基機械科技有限公司