專利名稱：可熔內模管類零部件液力外壓成形方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可熔內模管類零部件液力外壓成形方法及裝置，主要應用于復雜管類件液壓成形領域。
背景技術：
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。管材內高壓成形是使金屬管材內部承受高壓流體，導致管材向外側鼓脹變形，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。
內高壓成形是一種以液體為傳壓介質，利用內高壓(工作壓力通常100～400MPa，最高達1000MPa)使金屬管坯變形成為復雜形狀零件的現代塑性加工技術，屬于液力成形的范疇。內高壓成形原理和工藝過程內高壓成形原理是通過內部加壓和軸向加力補料把管坯壓入到模具型腔使其成形。基本工藝過程是，首先將管坯放入下模，閉合上模，然后在管坯內充滿液體，并開始加壓，在加壓的同時管端的沖頭按與內壓一定的匹配關系向內送料使管坯成形。
內高壓成形缺點對于復雜形狀變斷面管類件高內壓成形時，外模具受拉應力作用，加工零件易產生破裂，且內部壓力很大，需要很大的合模力，此外對于復雜形狀的非對稱的管類件，外模加工比較困難，成本很高。
鑒于內高壓成形缺點，發明了液力外壓成形工藝和方法。
液力外壓成形是制造復雜管類零件的一種新方法。液力外壓成形是采用液體介質在管坯料外部施加液壓力，使坯料斷面發生變化并成形到置于管坯內部的芯模上，因此成形件的內表面形狀與芯模的外表面形狀一致。外壓成形技術的優點在于首先，加工件內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力作用，使材料塑性提高，不易產生壁厚減薄或破裂；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，應用外壓成形技術可以有效地避免壁厚減薄問題，尤其適用于斷面變化復雜的細長管類件。但采用液力外壓成形時，零件形狀取決于內模的形狀，而對于復雜形狀的管類零件，其內模形狀復雜而無法脫模，即使采用結構復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模，效率很低，同時組合金屬芯模具的結構復雜，不利于實際生產。
發明內容
本發明的目的是針對現有液力外壓成形存在的缺點而提出的一種復雜形狀管類件可熔內模液力外壓成形方法及裝置，解決了液力外壓時內模具脫模難的問題，本發明結構簡單、操作方便、成形效果好、節約材料，是一種新的管類零部件液力外壓成形方法及裝置，適合于復雜形狀管類件的成形方法，可以解決現有管類件內高壓成形技術的不足。
本發明的技術方案是一種可熔內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模具；(2)將管坯料置于尺寸相當的可熔內模具外表面上，兩端固定封住；(3)然后將管坯料和可熔內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，加熱至可熔內模具的熔點溫度，使內模熔化。
該裝置包括可熔內模具、液壓室、外模具，可熔內模具和外模具為同軸、內外設置結構，可熔內模具和外模具之間安裝管坯料，可熔內模具外側成形區域設有液壓室。
所述可熔內模具熔點為50-500攝氏度。
所述可熔內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、揮發或汽化。
所述可熔內模具材料為樹脂、硅膠、低熔點金屬鉛、錫之一。
本發明的優點(1)本發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，設備成本低。
(2)本發明由于應力狀態為三向壓應力，提高了材料成形性。
(3)本發明不需要控制管壁減薄，一般發生少量增厚變形。
(4)本發明采用外部施加液壓，利用外壓失穩原理控制零部件變形，可降低成形壓力，增壓器和液壓系統要求低。
(5)本發明外模具作為液壓型腔，起儲液保壓作用，因此外模型腔結構和形狀簡單，加工容易。
(6)本發明零部件由內模具形狀決定，內模具可以由鑄造、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)本發明內模具材料選取可熔化材料且可重復使用，模具成本低、制造容易。
(8)本發明由于內模采用鑄造或注塑方法加工成形，形狀可以很復雜；對于復雜形狀管類件，如果采用普通剛性金屬組合式內模，則裝配復雜，安裝和拆卸時間長，效率低。而如果采用可熔內模，管類件的形狀可以是任意復雜形狀，而且很容易除去內模。
圖1-2是本發明的裝置結構示意圖；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
下面結合實施例對本發明的技術方案作進一步說明。
利用可熔材料的熔點低于金屬材料的性質而實現的可熔內模外力液壓成形，成形裝置結構見圖1-2所示。該裝置包括密封圈1、管坯料2、可熔內模具3、加工件4、液壓室5、外模具6，可熔內模具3和外模具6為同軸、內外設置結構，可熔內模具3和外模具6之間安裝管坯料2，可熔內模具3外側成形區域設有液壓室5，可熔內模具3和外模具6兩端交接處設有密封圈1。
本發明實施環境及需要工作條件成形方法由液壓機等設備提供合模壓力，外模具6作為液壓型腔，管坯料2與可熔內模具3固定一起后置于外模具6型腔內，在成形過程中外部液壓裝置向液壓室5注入液體介質并產生液體壓力，管坯料2在液體壓力作用下發生塑性屈服，最后貼合在內模具表面上而成形為一定形狀的零部件，即加工件4。
本發明也可以無外部設備提供合模力，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；液體傳力介質可以是水或油或其它流體；可熔內模具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、甚至揮發呈氣態而消失。因此，成形后可加熱內模具使內模融化或消失，可熔內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，一般具有可重復使用的性質。可熔內模具材料在常溫下(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，不易發生彈性和塑性變形。
本發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模具3；(2)將管坯料2置于尺寸相當的可熔內模具3外表面上，兩端固定封住；(3)然后將管坯料2和可熔內模具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，加熱至可熔內模具3的熔點溫度，內模熔化；(7)將加工件清洗，擦干。
如表1所示，是采用可熔內模管類零件液力外壓成形方法及裝置的應用實例。(材料不銹鋼1Cr18Ni9Ti)。
表1應用實例
權利要求
1.一種可熔內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模具(3)；(2)將管坯料(2)置于尺寸相當的可熔內模具(3)外表面上，兩端固定封住；(3)然后將管坯料(2)和可熔內模具(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，加熱至可熔內模具(3)的熔點溫度，使內模熔化。
2.一種可熔內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模具(3)、液壓室(5)、外模具(6)，可熔內模具(3)和外模具(6)為同軸、內外設置結構，可熔內模具(3)和外模具(6)之間安裝管坯料(2)，可熔內模具(3)外側成形區域設有液壓室(5)。
3.按照權利要求2所述的可熔內模管類零件液力外壓成形裝置，其特征在于所述可熔內模具(3)熔點為50-500攝氏度。
4.按照權利要求2所述的可熔內模管類零件液力外壓成形裝置，其特征在于所述可熔內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、揮發或汽化。
5.按照權利要求2所述的可熔內模管類零件液力外壓成形裝置，其特征在于所述可熔內模具(3)材料為樹脂、硅膠、低熔點金屬鉛、錫之一。
全文摘要
本發明涉及一種可熔內模管類零件液力外壓成形方法及裝置，應用于復雜管類件液壓成形領域。該方法先加工出可熔內模具；然后將管坯料置于可熔內模具表面上；再對密封的液壓室加壓到預定值，使管坯料變形；變形結束后，加熱使內模具熔化。該裝置的可熔內模具和外模具為同軸、內外設置結構，可熔內模具外側成形區域設有液壓室。該發明的優點加工零部件由內模具形狀決定，內模具可以由鑄造、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；改變了應力狀態，提高了材料可成形性；外部施加液壓，降低成形壓力，液壓系統簡單；內模具材料選取可熔化材料且可重復使用，模具成本低、制造容易；可以加工任意復雜形狀管類件，而且很容易除去內模。
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 優先權日2005年5月25日
發明者張士宏, 王忠堂, 王本賢, 尚彥凌 申請人:中國科學院金屬研究所