一種小半徑彎頭流體壓力成形方法技術

本發明專利技術提出一種小半徑彎頭流體壓力成形方法。方法實現的裝置包括：上模，下模，下密封圈，下推頭，上密封圈，上推頭，過渡段，初始管坯，半U形槽等，利用數控彎管或推彎成形大半徑彎頭后，放入模具的半U形槽中進行流體壓力成形。所述方法利用上述裝置，通過脹形使彎頭直徑增加、彎曲半徑降低的方式來降低相對彎曲半徑，完成流體壓力成形制成小半徑彎頭。本發明專利技術方法能夠利用溫熱介質、高溫熱介質、高溫氣體介質成形不銹鋼、鋁合金、鈦合金等材料的小半徑彎頭。本發明專利技術能夠增加彎段圓度，相對彎曲半徑到0.7～2.0的方式，具有零件整體性好、壁厚均勻、強度與剛度高等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于金屬壓力加工
，特別是涉及。
技術介紹
管件的彎曲成形經過多年的發展已形成多種加工方法。根據不同的標準進行劃分，彎管成形方法可分為以下幾種根據管坯在彎曲時是否加熱可分為熱彎加工與冷彎加工；根據彎曲方式的不同可分為拉彎、壓彎、繞彎、推彎、滾彎和擠彎；根據彎曲時管材的受限方式不同可分為管件內部受限、管件外部受限和管件內外受限；根據彎曲時有無芯料填充可分為有芯彎曲與無芯彎曲。此外，在一些特殊管材的彎曲成形過程中，需要根據具體情況增加一些特殊的設計，以滿足管件特定的成形要求。具體應用中，彎管成形工藝的選取要依據實際的零件結構性能要求和實現條件而定。因此在對管材進行彎曲加工時，必須根據管件的材料種類、精度要求及相對彎曲半徑R/D、相對厚度t/D而選用合適的彎曲加工方法，其中，D為管材外徑，t為管材壁厚，R為管件中心層彎曲半徑。目前，國內外學者針對將薄壁小半徑導管彎曲制成小半徑彎頭的成形方法已開展了廣泛的研究，并取得了顯著的進步。其中小半徑彎頭是指相對彎曲半徑較小，相對彎曲半徑接近或小于1的彎頭，其中相對彎曲半徑是指彎曲半徑R與管材外徑D的比值，比如小半徑彎頭的彎曲半徑R= 15mm，管材外徑D = 20mm，其相對彎曲半徑為0.75。現有的小半徑彎頭成形方法主要包括焊接、鑄造、數控繞彎、壓彎、剪切彎曲、內中壓推彎、橡膠芯棒約束推彎、填料推彎、羊角芯棒加熱推彎等。但上述這些方法存在下列問題(1)采用最為常用的焊接和鑄造方法制成的小半徑彎頭相對于塑性成形來說其重量大、強度低；(2)采用數控繞彎方法制成的小半徑彎頭即使在最佳工藝參數下導管的相對彎曲半徑也不能小于1. 2，即相對彎曲半徑過大；(3)壓彎方法所采用的設備極易造成導管外壁過度減薄，甚至拉裂，因此很難成形小半徑彎頭；(4)雖然采用剪切彎曲方法制成的小半徑彎頭可以達到很小的相對彎曲半徑，但中間直段和彎段的材料流動分布不好，因此很容易出現拉裂；(5)雖然內中壓推彎方法能成形較小彎曲半徑的彎頭，但加工效率相對較低，而且當填料出現縮松或流動性不好時易導致內壁起皺；(6)橡膠芯棒約束推彎成形無需密封、加工效率高，但是橡膠內部壓力分布不均勻，容易導致起皺的發生，因此導管的內壁不光滑，同時橡膠的選用和耐用性有待研究；(7)填料推彎成形雖然成形方法和設備簡單，但是導管變形前段的變形和壁厚不易控制，壁厚不均勻，填料內壓不均勻易導致起皺；(8)雖然羊角芯棒加熱推彎方法的自動化程度較高，但不適用于導管的等截面彎曲ο4綜上，現有的薄壁小半徑導管的彎曲方法普遍存在強度低、成形性能不好等缺陷。
技術實現思路
為了解決上述問題，本專利技術的目的在于提供一種產品成形性能好，能夠增加彎段圓度，同時通過大半徑彎頭流體壓力成形增加導管直徑、降低彎曲半徑，使相對彎曲半徑降到0. 7 2. 0的方式，來實現小半徑彎頭流體壓力成形方法。本專利技術的小半徑彎頭流體壓力成形方法可以成形不銹鋼、鋁合金以及鈦合金等材料。材料若為不銹鋼，由于不銹鋼在數控彎管后會發生加工硬化導致塑性降低，可以采用回火工藝降低殘余應力，或者采用200度左右的溫熱油液環境壓力成形；材料若為鋁合金，可以采用300度左右的溫熱介質環境壓力成形；材料若為鈦合金，可以采用600度左右的高溫熱介質環境壓力成形，或者氣體介質環境壓力成形。的裝置包括上模，下模，下密封圈，下推頭，上密封圈，上推頭，過渡段，初始管坯，半U形槽等。所述的下模設置在模架內部下方，下模的表面上凹陷形成有一個半U形槽。合模后上模和下模的半U形槽尺寸相同。半U形槽的縱截面為半圓形，半U形槽分為彎頭部位和直線部位。彎頭部位直徑大于直線部位直徑，直線部位為上下兩段，位于彎頭部位兩端。半U形槽直線部位的內端與彎頭部位的兩端相連，過渡段采用錐面連接，外端位下模的邊上。所述的上模與下模的結構相對稱，設置在下模的正上方。所述的下推頭貫穿半U形槽下方直線部位，并設有進油孔，與液壓機的補油裝置相連。所述的上推頭，貫穿半U形槽上方直線部位，不設通油孔。下推頭和上推頭在前部均設有周向凹槽，用于嵌入下密封圈和上密封圈密封，推頭進入U形槽后，密封圈與U形槽內壁緊貼密封。下推頭和上推頭在后部設有退刀槽，推頭在退刀槽以前精加工，以后粗加工。，具體包括如下步驟步驟1、先用直徑較小、壁厚較大的管材利用數控繞彎或者推彎進行大半徑彎曲；步驟2、將步驟1得到的初始管坯，放入下模的半U形槽的彎曲部位；步驟3、啟動液壓機，將下推頭向上緩慢進給，到開始接觸到初始管坯直線部分下端面時，繼續進給直到壓緊；步驟4、將上推頭水平向左緩慢進給，到開始接觸到初始管坯直線部分的右端面時，停止進給；步驟5、啟動液壓機的補油裝置，從下推頭的通油孔開始通油，完成通油排氣的工序；步驟6、合上上模，并通過螺栓固定；步驟7、啟動液壓機的增壓裝置，使管內液體緩慢增壓，控制上推頭和下推頭向里緩慢進給；步驟8、當管材完全貼合液壓脹形模具型腔后，將液壓機卸壓；步驟9、控制液壓機上推頭和下推頭退回；步驟10、打開上模，并取出脹后管材。本專利技術的優點與積極效果在于(1)本專利技術提供的小半徑彎頭流體壓力成形工藝，避免了橡膠芯棒或填料推彎成形過程中由于內部壓力不均引起的起皺缺陷，克服了導管內壁不光滑的缺陷；(2)本專利技術在流體壓力成形過程中利用液壓油使管坯緊貼模具的內壁，消除了填料縮松或流動性不好引起的內壁起皺的缺陷；(3)本專利技術流體壓力成形過程中導管材料多處于小量拉伸狀態，壁厚減薄和起皺都不明顯；(4)本專利技術流體壓力成形小半徑彎頭在直管對接處的壁厚均勻，有利于后期的焊接并能提高焊接質量；(5)本專利技術提供的小半徑彎頭流體壓力成形工藝密封性好，導管直段密封處無變形，密封裝置簡單。(6)本專利技術最主要的創新點在于利用數控彎管或推彎成形大半徑彎頭后，放入模具內的半U形槽進行流體壓力成形，通過脹形使導管直徑增加、彎曲半徑降低的方式來降低相對彎曲半徑，從而實現薄壁小半徑彎頭成形過程，本專利技術方法能夠增加彎段圓度，彎曲半徑能達到0. 7-1D，具有零件整體性好、壁厚均勻、強度與剛度高等優點。附圖說明圖1為本專利技術的小半徑彎頭流體壓力成形方法裝置的立體結構示意圖；圖2為本專利技術的小半徑彎頭流體壓力成形方法裝置的縱向結構剖視圖；圖3為本專利技術的小半徑彎頭流體壓力成形方法的初始管坯結構示意圖；圖4為本專利技術的小半徑彎頭流體壓力成形方法的脹后管材結構示意圖；圖5為本專利技術的小半徑彎頭流體壓力成形方法的切后管材結構示意圖；圖6為本專利技術的小半徑彎頭流體壓力成形方法的焊后管材結構示意圖；圖7為本專利技術的小半徑彎頭流體壓力成形方法的彎頭相對彎曲半徑變化示意圖；圖8為本專利技術的小半徑彎頭流體壓力成形方法的步驟流程圖。圖中1-上模；2-下模；3-下密封圈；4-下推頭；5-上密封圈；6_上推頭；7_過渡段；8-初始管坯；9-半U型槽；10-退刀槽；11-通油孔；12-脹后管材；13-切后管材；14-焊后管材。具體實施例方式下面將結合附圖和實施例對本專利技術作進一步的詳細說明。如圖1所示，本專利技術的小半徑彎頭流體壓力成形方法的裝置包括上模1，下模2， 下密封圈3，下推頭4，上密封圈5，上推頭6，過渡段7，初始管坯8，半U形槽9。如圖1和如圖2所示，下模2設置在模架內部下方，下模2的表面上凹陷形成有一個半本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：郎利輝，程鵬志，許諾，訾燕，周勇，
申請(專利權)人：北京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：