CN102228932B - 提高阶梯空心变径管壁厚均匀性的成形方法 - Google Patents

Abstract

提高阶梯空心变径管壁厚均匀性的成形方法，它涉及一种阶梯空心变径管的成形方法。本发明的目的是为了解决现有阶梯空心变径管成形方法由于局部变形量大导致壁厚减薄而发生开裂的问题。所述方法包括以下步骤：选择空心管件作为原始坯料；首先对空心管件进行电磁缩径成形，在空心管件的中部缠上线圈，并连成串联电路，然后合上开关，将线圈通电，线圈产生磁场力，使空心管件的中部产生缩径变形；将缩径后的空心管件放到成形模具中，采用左密封冲头和右密封冲头对空心管件的两个端口同时实施密封处理；然后逐渐施加内压进行内高压液力成形；卸去内压，移除左密封冲头和右密封冲头，取出成形管件。本发明用于阶梯空心变径管成形。

Description

提高阶梯空心变径管壁厚均匀性的成形方法

技术领域

本发明涉及一种阶梯空心变径管的成形方法。

背景技术

在航空、航天和汽车工业等领域，减轻结构质量以节约运行中的能量是人们长期追求的目标，也是现代先进制造技术发展的趋势之一。结构轻量化有二条主要途径：一是材料途径，采用铝合金、镁合金、钛合金和复合材料等轻质材料；二是结构途径，对于承受弯扭载荷为主的结构，采用空心变截面构件，可以减轻质量又可以充分利用材料的强度和刚度。内高压成形正是在这样的背景下开发出来的一种减重、节材、节能，具有广泛应用前景的空心轻体结构件的新型先进制造技术。在铝合金、镁合金及高强钢等轻质金属材料被广泛应用的同时，空心变截面构件成为首选的理想结构形式。

在工业领域有一种特殊结构的阶梯空心变径管，它的主要特征是整个零件中间段的直径最短，左右两端次之，在中间和两端之间的部位直径最大，整个结构是左右对称分布的，如图1所示。

在以前这种结构的零件的成形方法一般是选取与中间位置处(最小直径)相同尺寸的管件，放到成形模具中，然后两端管坯密封，中间高压成形，如图2所示。但是这种方法对于最大膨胀量的两个部位，会由于局部变形量大，导致壁厚减薄进而发生开裂。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有阶梯空心变径管成形方法由于局部变形量大导致壁厚减薄而发生开裂的问题，提供一种提高阶梯空心变径管壁厚均匀性的成形方法。

本发明是通过下述方案予以实现的：所述方法包括以下步骤：步骤一、选择空心管件作为原始坯料，空心管件的直径等于成形管件端部直径；步骤二、首先对空心管件进行电磁缩径成形，在空心管件的中部缠上线圈，并连成串联电路，然后合上开关，将线圈通电，线圈产生磁场力，使空心管件的中部产生缩径变形，通电时间为0.015秒-0.020秒；步骤三、将缩径后的空心管件对中放到成形模具的型腔中，使空心管件的缩径处位于型腔中两个凸起型面之间，采用左密封冲头和右密封冲头对空心管件的两个端口同时实施密封处理；然后逐渐施加内压进行内高压液力成形，施加的内压为20-100Mpa，施加内压的时间为30秒-120秒；步骤四、成形完毕后，卸去内压，移除左密封冲头和右密封冲头，抬起模具的上模，取出成形管件。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明应用的方法是采取与成形管件的两端位置处直径相同尺寸的管件作为原始坯料，先进行电磁成形，对中间处的管坯进行缩径成形，使中间处的管坯直径等于或小于零件中间部位的最小直径，然后再放到模具中进行内高压成形。这样做的好处是使零件直径最大部位处的膨胀量大为减低。

附图说明

图1本发明方法成形的零件结构示意图，其中D2＞D1＞D3；图2是使用传统内高压成形方法成形零件时的模具剖面图；图3是利用本发明方法成形此类零件时的模具剖面图；图4是对原始管坯进行电磁缩径成形的示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图3和图4明本实施方式，本实施方式的方法包括以下步骤：步骤一、选择空心管件3作为原始坯料，空心管件3的直径等于成形管件端部直径D2；步骤二、首先对空心管件3进行电磁缩径成形，在空心管件3的中部缠上线圈5，并连成串联电路，然后合上开关，将线圈5通电，线圈5产生磁场力，使空心管件3的中部产生缩径变形，通电时间为0.015秒-0.020秒；步骤三、将缩径后的空心管件3对中放到成形模具2的型腔中，使空心管件3的缩径处位于型腔中两个凸起型面之间，采用左密封冲头1和右密封冲头4对空心管件3的两个端口同时实施密封处理；然后逐渐施加内压进行内高压液力成形，施加的内压为20-100Mpa，施加内压的时间为30秒-120秒；步骤四、成形完毕后，卸去内压，移除左密封冲头1和右密封冲头3，抬起模具2的上模，取出成形管件。

以图1所示的零件尺寸为例，用常规液压成形方法的成形模具剖面图如图3所示，其最大变形截面处的截面变化为由Φ16mm成形到Φ32mm，膨胀量为100％。而应用本发明的成形方法的成形模具剖面图如图4所示，其最大变形截面处的截面变化为由Φ20mm成形到Φ32mm，膨胀量为60％，可见其膨胀量由100％减少到60％，改善了变形的不均匀性，减低了壁厚的减薄率，使成形后的零件的壁厚分布更均匀了，尤其是对于大截面差(管件最大与最小直径比值)这种结构的零件，本方法的优越性体现得更明显。

具体实施方式二：本实施方式的步骤三中当原始坯料的材质为铝合金时，施加的内压为20-30Mpa。其它步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式的步骤三中当原始坯料的材质为高强钢时，施加的内压为80-100Mpa。其它步骤与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式的步骤二中缩径变形量的范围(成形管件最小直径与原始管坯直径的比值)为0.5-1。其它步骤与具体实施方式一相同。

Claims (4)

1.一种提高阶梯空心变径管壁厚均匀性的成形方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：步骤一、选择空心管件(3)作为原始坯料，空心管件(3)的直径等于成形管件端部直径(D2)；步骤二、首先对空心管件(3)进行电磁缩径成形，在空心管件(3)的中部缠上线圈(5)，并连成串联电路，然后合上开关，将线圈(5)通电，线圈(5)产生磁场力，使空心管件(3)的中部产生缩径变形，通电时间为0.015秒-0.020秒；步骤三、将缩径后的空心管件(3)对中放到成形模具(2)的型腔中，使空心管件(3)的缩径处位于型腔中两个凸起型面之间，采用左密封冲头(1)和右密封冲头(4)对空心管件(3)的两个端口同时实施密封处理；然后逐渐施加内压进行内高压液力成形，施加的内压为20-100Mpa，施加内压的时间为30秒-120秒；步骤四、成形完毕后，卸去内压，移除左密封冲头(1)和右密封冲头(4)，抬起模具(2)的上模，取出成形管件。

2.根据权利要求1所述提高阶梯空心变径管壁厚均匀性的成形方法，其特征在于步骤三中施加的内压为20-30Mpa。

3.根据权利要求1或2所述提高阶梯空心变径管壁厚均匀性的成形方法，其特征在于步骤三中施加的内压为80-100Mpa。

4.根据权利要求1或2所述提高阶梯空心变径管壁厚均匀性的成形方法，其特征在于步骤二中缩径变形量的范围为0.5-1，所述缩径变形量的计算方法为成形管件最小直径与原始管坯直径的比值。 

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