一種用于管件的電液成形裝置及成形方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種管件的成形裝置及方法，具體是一種管件的電液成形裝置及方法
【背景技術】
[0002] 近年來，各種復雜形狀的鋁合金、鎂合金、鈦合金以及高溫合金管件在航空航天、 汽車等領域的應用越來越廣泛，由于這些材料在室溫下的成形性能較低，要成形這類復雜 管件就需要很大的成形壓力，雖然提高溫度可以提高材料的成形性，但是高溫成形會產生 額外的能量消耗、模具磨損、潤滑劑成本及成形后零件的清潔成本等，同時，高溫成形會使 管件的強度降低。在這種情況下，高速率成形技術成為在室溫下提高材料的成形性的一種 重要手段，與傳統的成形方式相比，高速率成形能夠提高難變形材料的塑性變形能力，同時 也能減小工件的回彈率。因此，高速率成形技術在板料成形以及管件脹形方面得到了更多 的應用。
[0003] 高速率成形主要包括電液成形、電磁成形以及爆炸成形等，其中電液成形技術是 利用液中放電所產生的沖擊波使被加工零件快速成形的技術。電液成形的放電方式包括電 極間隙放電，金屬絲放電等。其中金屬絲放電可用于變形區狹長零件的成形，當大電流瞬間 通過金屬絲時，金屬絲受熱氣化后體積迅速增加，使周圍介質產生沖擊波，其沖擊壓力可達 上千兆帕。對于管狀零件的成形，則向四周擴散的沖擊波作用到管壁上，促使管件脹形，此 時管件的受力面積大，壓力比較均勻。對于形狀不對稱或型面較復雜的管件，采用一般的機 械加工方式成形這類零件比較困難，甚至無法完成時，可采用金屬絲放電電液成形法一次 成形出所需形狀，解決這類管件的成形難題，這種成形方式的能量易于控制，并且對于能量 的利用率較高。中國專利CN202398691 U中公開了一種用于成形零件的縫隙放電電液成形 (EHF)設備，包括腔室、流體、單面成形模具、提升裝置、保持裝置、和金屬絲電極。該裝置能 夠相對于零件改變金屬電極與板料之間的距離，并且能夠改變容納在腔室內的流體體積進 而控制因金屬絲電極放電而施加在零件上的壓力大小，但是，這種成形裝置只適用于板料 的電液成形，而不能用于管件的脹形。
[0004] 因此，需要設計一種適合于管件電液成形的裝置，解決金屬絲放電電液成形方式 成形出復雜管件的實現問題，并且在應用中，可以通過調整兩個電極之間的位置與距離來 調整電極之間金屬絲的位置與長度。
【發明內容】
[0005] 為克服現有技術中存在的不能用于管件脹形的不足，本發明提出了一種用于管件 的電液成形裝置及成形方法。
[0006] 所述用于管件的電液成形裝置包括脹形模具、電源、水管、儲水箱、水介質、金屬 絲、正極電極和負極電極；所述脹形模具由上模具與下模具對合組成，待成形管件安放在該 脹形模具的型腔內；所述正極電極安裝在待成形管件內的一端，負極電極安裝在待成形管 件內的另一端；所述正極電極通過導線與電源的正極連接，所述負極電極通過導線與電源 的負極連接；金屬絲位于所述脹形模具中心，并與該脹形模具的軸線重合；該金屬絲的兩 端分別裝入所述正極電極和負極電極內并絕緣固定，使該金屬絲保持水平，并與待成形管 件的中心線重合；所述金屬絲的直徑為0. 6mm~I. 4mm ;水管的一端裝入負極電極上的負極 密封塞上的進水通道內，與所述脹形模具的內腔連通，水介質通過水管注入成形管件內；水 管的另一端與儲水箱連通。
[0007] 所述正極電極包括正極密封塞、絕緣套和絕緣管和空心電極；將所述絕緣管裝入 空心電極內；將裝有絕緣管的空心電極通過螺紋旋入絕緣套的中心孔內；將所述正極密封 塞套裝在所述絕緣套的外圓周上，并通過密封圈將所述正極密封塞的內圓周表面與所述絕 緣套的外圓周表面之間密封；所述與電源連接的導線固定在空心電極敞口端的端面上。
[0008] 所述負極電極包括負極密封塞、絕緣套和絕緣管和空心電極；將所述絕緣管裝入 空心電極內；將裝有絕緣管的空心電極通過螺紋旋入絕緣套的中心孔內；將所述負極密封 塞套裝在所述絕緣套的外圓周上，并通過密封圈將所述負極密封塞的內圓周表面與所述絕 緣套的外圓周表面之間密封；所述與電源連接的導線固定在空心電極敞口端的端面上；在 負極密封塞上有軸向貫通的進水通道。
[0009] 所述空心電極為一端為敞口，另一端為封閉的石墨管；所述空心電極的外表面有 螺紋，該空心電極的內徑與絕緣管的外徑相同；在該空心電極封閉端端面中心有通孔，該通 孔的孔徑與所述金屬絲的直徑相同，使所述金屬絲穿過該通孔裝入該空心電極內。
[0010] 所述上模具的型槽由五段組成，分別是：位于該型槽中間的成形段、分別位于所 述成形段兩側的過渡段和分別位于該型槽兩端的定位段；所述定位段為等徑段，該定位段 的半徑與待成形管件的外半徑相同；所述成形段為曲面段，具體型面與待成形管件的成形 形狀一致；定位段與成形段之間通過過渡段光滑連接；在所述成形段處分別有貫通的排氣 孔；所述下模具的結構與上模具的結構相同。
[0011] 本發明提出的利用所述電液成形裝置成形管件的具體步驟如下；
[0012] 第一步，工裝準備：
[0013] 第二步，待成形管件密封：將金屬絲依次穿入安裝好的正極電極、待成形管件以及 負極電極中，并密封；將密封好的管件放入脹形模具的型腔內，壓緊上模具；絕緣固定所述 金屬絲的兩端，使金屬絲保持水平；調整正極電極與負極電極之間金屬絲的長度與管件成 形段的長度相同；
[0014] 第三步，成形管件：將水介質充滿待成形管件內腔；設置脈沖電源的輸出電壓；打 開脈沖電源開關使之產生高能脈沖；通過導線將產生的高能脈沖分別傳至正極電極和負極 電極，并通過金屬絲形成電流回路，從而在回路中產生巨大的瞬時功率，使金屬絲受熱氣化 后體積迅速增加，在水介質中產生沖擊波，當所述沖擊波作用到待成形管件