專利名稱：可熔內(nèi)模管類零部件液力外壓成形方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可熔內(nèi)模管類零部件液力外壓成形方法及裝置，主要應(yīng)用于復(fù)雜管類件液壓成形領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
液力成形是利用液體壓力使工件成形的一種塑性加工工藝。管材內(nèi)高壓成形是使金屬管材內(nèi)部承受高壓流體，導(dǎo)致管材向外側(cè)鼓脹變形，以得到所需形狀的加工過程。高壓流體通常使用水或液壓油，此外在某些特殊用途上也采用氣體、低熔點金屬、粉末、粘性聚合物等等。
內(nèi)高壓成形是一種以液體為傳壓介質(zhì)，利用內(nèi)高壓(工作壓力通常100～400MPa，最高達(dá)1000MPa)使金屬管坯變形成為復(fù)雜形狀零件的現(xiàn)代塑性加工技術(shù)，屬于液力成形的范疇。內(nèi)高壓成形原理和工藝過程內(nèi)高壓成形原理是通過內(nèi)部加壓和軸向加力補料把管坯壓入到模具型腔使其成形?；竟に囘^程是，首先將管坯放入下模，閉合上模，然后在管坯內(nèi)充滿液體，并開始加壓，在加壓的同時管端的沖頭按與內(nèi)壓一定的匹配關(guān)系向內(nèi)送料使管坯成形。
內(nèi)高壓成形缺點對于復(fù)雜形狀變斷面管類件高內(nèi)壓成形時，外模具受拉應(yīng)力作用，加工零件易產(chǎn)生破裂，且內(nèi)部壓力很大，需要很大的合模力，此外對于復(fù)雜形狀的非對稱的管類件，外模加工比較困難，成本很高。
鑒于內(nèi)高壓成形缺點，發(fā)明了液力外壓成形工藝和方法。
液力外壓成形是制造復(fù)雜管類零件的一種新方法。液力外壓成形是采用液體介質(zhì)在管坯料外部施加液壓力，使坯料斷面發(fā)生變化并成形到置于管坯內(nèi)部的芯模上，因此成形件的內(nèi)表面形狀與芯模的外表面形狀一致。外壓成形技術(shù)的優(yōu)點在于首先，加工件內(nèi)表面尺寸和形狀精確，可滿足尺寸精度的特殊需要；其次，利用管材在外壓作用下成形，降低了成形壓力；再次，外壓成形時管坯受三向壓應(yīng)力作用，使材料塑性提高，不易產(chǎn)生壁厚減薄或破裂；此外，軸向補料可以自動補給。
液力外壓成形時管坯直徑是零件的最大外直徑，應(yīng)用外壓成形技術(shù)可以有效地避免壁厚減薄問題，尤其適用于斷面變化復(fù)雜的細(xì)長管類件。但采用液力外壓成形時，零件形狀取決于內(nèi)模的形狀，而對于復(fù)雜形狀的管類零件，其內(nèi)模形狀復(fù)雜而無法脫模，即使采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的組合金屬芯模具可以脫模，但每加工一個零件就需要組裝和拆卸一次組合內(nèi)模，效率很低，同時組合金屬芯模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于實際生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有液力外壓成形存在的缺點而提出的一種復(fù)雜形狀管類件可熔內(nèi)模液力外壓成形方法及裝置，解決了液力外壓時內(nèi)模具脫模難的問題，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、成形效果好、節(jié)約材料，是一種新的管類零部件液力外壓成形方法及裝置，適合于復(fù)雜形狀管類件的成形方法，可以解決現(xiàn)有管類件內(nèi)高壓成形技術(shù)的不足。
本發(fā)明的技術(shù)方案是一種可熔內(nèi)模管類零部件液力外壓成形方法，其特征在于采用液力外壓成形工藝加工管類零部件，具體操作步驟如下(1)先加工出與零件相同尺寸和形狀的可熔內(nèi)模具；(2)將管坯料置于尺寸相當(dāng)?shù)目扇蹆?nèi)模具外表面上，兩端固定封?。?3)然后將管坯料和可熔內(nèi)模具一起放入可以加壓的外模具中，并密封；(4)對密封的液壓室加壓到預(yù)定值，使管類件完全成形；(5)卸壓，取出加工件；(6)將加工件端部切掉，加熱至可熔內(nèi)模具的熔點溫度，使內(nèi)模熔化。
該裝置包括可熔內(nèi)模具、液壓室、外模具，可熔內(nèi)模具和外模具為同軸、內(nèi)外設(shè)置結(jié)構(gòu)，可熔內(nèi)模具和外模具之間安裝管坯料，可熔內(nèi)模具外側(cè)成形區(qū)域設(shè)有液壓室。
所述可熔內(nèi)模具熔點為50-500攝氏度。
所述可熔內(nèi)模具材料在常溫下或者在50攝氏度以下為可以滿足成形要求的固體，加熱至50-500攝氏度熔化為液體、流體、揮發(fā)或汽化。
所述可熔內(nèi)模具材料為樹脂、硅膠、低熔點金屬鉛、錫之一。
本發(fā)明的優(yōu)點(1)本發(fā)明所成形零部件不需要兩端或多端軸向進給，成形工裝簡單，設(shè)備成本低。
(2)本發(fā)明由于應(yīng)力狀態(tài)為三向壓應(yīng)力，提高了材料成形性。
(3)本發(fā)明不需要控制管壁減薄，一般發(fā)生少量增厚變形。
(4)本發(fā)明采用外部施加液壓，利用外壓失穩(wěn)原理控制零部件變形，可降低成形壓力，增壓器和液壓系統(tǒng)要求低。
(5)本發(fā)明外模具作為液壓型腔，起儲液保壓作用，因此外模型腔結(jié)構(gòu)和形狀簡單，加工容易。
(6)本發(fā)明零部件由內(nèi)模具形狀決定，內(nèi)模具可以由鑄造、注塑等工藝加工制造，可以大批量、高精度，加工的管類件不需要機械加工。
(7)本發(fā)明內(nèi)模具材料選取可熔化材料且可重復(fù)使用，模具成本低、制造容易。
(8)本發(fā)明由于內(nèi)模采用鑄造或注塑方法加工成形，形狀可以很復(fù)雜；對于復(fù)雜形狀管類件，如果采用普通剛性金屬組合式內(nèi)模，則裝配復(fù)雜，安裝和拆卸時間長，效率低。而如果采用可熔內(nèi)模，管類件的形狀可以是任意復(fù)雜形狀，而且很容易除去內(nèi)模。


圖1-2是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖2為圖1中A-A剖視圖。
圖1中，1密封圈；2管坯料；3可熔內(nèi)模具；4加工件；5液壓室；6外模具；P壓力方向。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。
利用可熔材料的熔點低于金屬材料的性質(zhì)而實現(xiàn)的可熔內(nèi)模外力液壓成形，成形裝置結(jié)構(gòu)見圖1-2所示。該裝置包括密封圈1、管坯料2、可熔內(nèi)模具3、加工件4、液壓室5、外模具6，可熔內(nèi)模具3和外模具6為同軸、內(nèi)外設(shè)置結(jié)構(gòu)，可熔內(nèi)模具3和外模具6之間安裝管坯料2，可熔內(nèi)模具3外側(cè)成形區(qū)域設(shè)有液壓室5，可熔內(nèi)模具3和外模具6兩端交接處設(shè)有密封圈1。
本發(fā)明實施環(huán)境及需要工作條件成形方法由液壓機等設(shè)備提供合模壓力，外模具6作為液壓型腔，管坯料2與可熔內(nèi)模具3固定一起后置于外模具6型腔內(nèi)，在成形過程中外部液壓裝置向液壓室5注入液體介質(zhì)并產(chǎn)生液體壓力，管坯料2在液體壓力作用下發(fā)生塑性屈服，最后貼合在內(nèi)模具表面上而成形為一定形狀的零部件，即加工件4。
本發(fā)明也可以無外部設(shè)備提供合模力，而由模具本身鎖緊或不需要外部合模力，例如外模具為封閉式；液體傳力介質(zhì)可以是水或油或其它流體；可熔內(nèi)模具3在室溫下呈剛性固體，獲得熱量后溫度升高到某一溫度范圍(50-500攝氏度)則融化成液體或流體、甚至揮發(fā)呈氣態(tài)而消失。因此，成形后可加熱內(nèi)模具使內(nèi)模融化或消失，可熔內(nèi)模具材料可以是樹脂、硅膠、低熔點金屬如鉛、錫，熔點為50-500攝氏度，一般具有可重復(fù)使用的性質(zhì)?？扇蹆?nèi)模具材料在常溫下(或者在50攝氏度以下)為固體，且剛性好、硬度高，可以滿足成形件的形狀要求，不易發(fā)生彈性和塑性變形。
本發(fā)明具體操作步驟敘述如下(1)先加工出與零件相同尺寸和形狀的可熔內(nèi)模具3；(2)將管坯料2置于尺寸相當(dāng)?shù)目扇蹆?nèi)模具3外表面上，兩端固定封??；(3)然后將管坯料2和可熔內(nèi)模具3一起放入具有一定容積且可以加壓的型腔模具，即液壓室5中；(4)對密封的液壓室加壓到預(yù)定值，使管類件完全成形；(5)卸壓，取出加工件4；(6)將加工件4端部切掉，加熱至可熔內(nèi)模具3的熔點溫度，內(nèi)模熔化；(7)將加工件清洗，擦干。
如表1所示，是采用可熔內(nèi)模管類零件液力外壓成形方法及裝置的應(yīng)用實例。(材料不銹鋼1Cr18Ni9Ti)。
表1應(yīng)用實例

權(quán)利要求
1.一種可熔內(nèi)模管類零部件液力外壓成形方法，其特征在于采用液力外壓成形工藝加工管類零部件，具體操作步驟如下(1)先加工出與零件相同尺寸和形狀的可熔內(nèi)模具(3)；(2)將管坯料(2)置于尺寸相當(dāng)?shù)目扇蹆?nèi)模具(3)外表面上，兩端固定封??；(3)然后將管坯料(2)和可熔內(nèi)模具(3)一起放入可以加壓的外模具(6)中，并密封；(4)對密封的液壓室(5)加壓到預(yù)定值，使管類件完全成形；(5)卸壓，取出加工件(4)；(6)將加工件(4)端部切掉，加熱至可熔內(nèi)模具(3)的熔點溫度，使內(nèi)模熔化。
2.一種可熔內(nèi)模管類零件液力外壓成形裝置，其特征在于該裝置包括可熔內(nèi)模具(3)、液壓室(5)、外模具(6)，可熔內(nèi)模具(3)和外模具(6)為同軸、內(nèi)外設(shè)置結(jié)構(gòu)，可熔內(nèi)模具(3)和外模具(6)之間安裝管坯料(2)，可熔內(nèi)模具(3)外側(cè)成形區(qū)域設(shè)有液壓室(5)。
3.按照權(quán)利要求2所述的可熔內(nèi)模管類零件液力外壓成形裝置，其特征在于所述可熔內(nèi)模具(3)熔點為50-500攝氏度。
4.按照權(quán)利要求2所述的可熔內(nèi)模管類零件液力外壓成形裝置，其特征在于所述可熔內(nèi)模具材料在常溫下或者在50攝氏度以下為可以滿足成形要求的固體，加熱至50-500攝氏度熔化為液體、流體、揮發(fā)或汽化。
5.按照權(quán)利要求2所述的可熔內(nèi)模管類零件液力外壓成形裝置，其特征在于所述可熔內(nèi)模具(3)材料為樹脂、硅膠、低熔點金屬鉛、錫之一。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可熔內(nèi)模管類零件液力外壓成形方法及裝置，應(yīng)用于復(fù)雜管類件液壓成形領(lǐng)域。該方法先加工出可熔內(nèi)模具；然后將管坯料置于可熔內(nèi)模具表面上；再對密封的液壓室加壓到預(yù)定值，使管坯料變形；變形結(jié)束后，加熱使內(nèi)模具熔化。該裝置的可熔內(nèi)模具和外模具為同軸、內(nèi)外設(shè)置結(jié)構(gòu)，可熔內(nèi)模具外側(cè)成形區(qū)域設(shè)有液壓室。該發(fā)明的優(yōu)點加工零部件由內(nèi)模具形狀決定，內(nèi)模具可以由鑄造、注塑等工藝加工制造；成形過程不需要兩端或多端軸向進給；改變了應(yīng)力狀態(tài)，提高了材料可成形性；外部施加液壓，降低成形壓力，液壓系統(tǒng)簡單；內(nèi)模具材料選取可熔化材料且可重復(fù)使用，模具成本低、制造容易；可以加工任意復(fù)雜形狀管類件，而且很容易除去內(nèi)模。
文檔編號B21D26/047GK1868631SQ20051004651
公開日2006年11月29日 申請日期2005年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月25日
發(fā)明者張士宏, 王忠堂, 王本賢, 尚彥凌 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所