一種加工復雜變截面小尺寸管的成型裝置及成型方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于復雜變截面小尺寸管(Φ1mm及以上)的成型技術領域，具體涉及一種加工復雜變截面小尺寸管的成型裝置及成型方法。
【背景技術】
[0002]復雜變截面小尺寸管材(Φ1mm及以上)在航空航天、建筑、電力等各行業均有廣泛應用，其生產方法主要采用:1、預制空心管材，脹形成復雜變截面小尺寸管。鑄造成棒坯后，乳制或擠壓成空心管材，然后通過脹形工藝，實現復雜變截面小尺寸管加工。但這種方法工序多、金屬利用率低;也可以采用先鑄造成空心管坯，施加較小的變形量制成管材，然后通過脹形工藝加工成復雜變截面小尺寸管。該方法金屬利用率大為提高，但后續脹形模具結構相對復雜，需要根據不同產品品種設計專門裝夾裝置，而且各工藝類的模具零件要求精度高，精度不易保證。
[0003]2、采用金屬板料實現復雜小尺寸管的焊接加工。此方法屬于焊管的加工方法。首先采用乳制的方法生產金屬板料，然后采用沖壓機，實現板料的彎曲或拉伸變形，然后采用逐漸多道次輥彎的方法實現復雜小尺寸管的預彎制，進而在整形機上整形，最后可以采用閃光對焊的方法實現復雜小尺寸管的成形。該方法較上述方法更要復雜，工序繁多，生產成本高。
[0004]3、預制空心管材，采用內高壓成型的方式加工復雜變截面小尺寸管。此方法屬于特種塑性成形工藝，該方法需要利用液體作為成形介質，通過控制內壓力和材料流動來達到成形中空零件目的的材料成形工藝。該方法不僅需要較好的密封性，而且內腔壓力高，一旦出現小孔泄露，就會存在安全隱患。并且該方法后續需要采用特殊方法清理成形介質，后續處理工序繁瑣。
[0005]上述三種方法均可生產復雜變截面小尺寸管，由于其應變速率低，因此其生產效率低；工序較多且復雜，所以精度不易保證，且勞動強度大，大量試驗表明產品的綜合性能也不易得到保證。
[0006]目前，對于金屬成型的另一種方式:采用高能率的電磁方法進行成型，其具有生產效率高、工裝簡單，能更好地發揮坯料的塑性、獲得較好綜合性能的產品，而且能源采用綠色環保的電能，因此對環境的污染小。
[0007]盡管電磁成形工藝已經很好地應用于管材的縮頸及脹形中，但是，由于傳統電磁脹形磁圈的形狀特點及布置的結構特點，使得產生的磁場力沿周向分布是均勻的，而對于變截面管的成形是需要沿軸向呈梯度分布的磁場力，因此這種傳統的具有均勻磁場力分布的電磁脹形方法很難較好地成形這類變截面管，使得產品在變截面處成形精度受到影響，而且也很難保證管坯的變截面及過度處的成形質量。
[0008]而為了使磁場力呈梯度分布，則需要控制傳統線圈的疏密程度。由于變截面小尺寸管的內徑較小，而傳統線圈具有一定的截面尺寸，一方面傳統的線圈繞制方法很難實現疏密度的控制，且由于變截面小尺寸管的內徑很小，也無法實現設計線圈的安裝，因而導致電磁成型工藝始終無法應用于變截面小尺寸管的成形工作中。
【發明內容】
[0009]為了解決上述問題，實現變截面小尺寸管的精確成形，本發明提供一種基于可控疏密度的磁圈替代傳統的線圈的一種操作簡便，產品精度高的復雜變截面小尺寸管的成型裝置及成型方法。
[0010]本發明變截面小尺寸管的成型裝置，包括非磁性的模具本體和磁圈，模具本體內設置有模型槽，其特征在于:所述磁圈為一金屬管，金屬管相應于模型槽設置有通過螺旋加工的方式加工出的螺旋圈部。
[0011]作為本發明變截面小尺寸管的成型裝置的一種優選方案，所述模具體由相對應的兩半模構成，兩半模之間設置有定位銷，兩半模外設置有鎖緊套圈。
[0012]作為本發明變截面小尺寸管的成型裝置的另一種優選方案，所述模具體內兩端設置有磁圈金屬管的定位槽。
[0013]本發明變截面小尺寸管的成型方法，其特征在于:步驟一，根據管坯變形到目標變截面管的最大變形量、管坯的電導率，以及磁圈材料的磁導率，確定構成磁圈金屬管的壁厚和外徑尺寸。
[0014]步驟二，根據磁場力的梯度變化規律和變形的梯度變化規律，確定磁圈上螺旋圈部的疏密度，然后用螺旋加工的方法加工出軸向上不同疏密程度的呈螺旋狀的螺旋圈部。
[0015]步驟三，將空心管坯放置在模具體的模型槽內，再將所述磁圈上的螺旋圈部放置于空心管坯內。
[0016]步驟四，將磁圈兩端接入電磁成型機，啟動電源，電磁成型機對高壓電容器充電，電容器充滿電后，進行瞬間放電，在強大的電磁力作用下，完成復雜變截面小尺寸管的成形。
[0017]作為本發明變截面小尺寸管成型方法的一種優選方案，所述螺旋圈部根據目標變截面管的變形量變化，設置為變截面結構。
[0018]本發明的有益效果:1、本發明的磁圈由金屬管加工而成，可根據要加工的變截面小尺寸管的形狀，來確定金屬管螺旋圈部的螺旋疏密程度，從而實現精確控制磁圈的磁場力分布，保證變截面小尺寸管的成型精度。
[0019]2、本發明的磁圈由金屬管利用機械螺旋加工的方式生產，可確保磁圈(磁發生器)的結構參數的恒定，同時也可解決因復雜的線圈纏繞工藝而造成纏繞誤差，而帶來的變形的隨機性誤差。本發明的磁圈制備簡單，工裝方便，實現容易，成形效果好，產品質量穩定；而且其直徑可以做到足夠小，便于將本發明放置于變截面小尺寸管的管坯內，解決了現有的電磁成型工藝無法應用于變截面小尺寸管的技術難題。
[0020]3、本發明的螺旋圈部設置為變截面結構，可根據變截面小尺寸管的形狀，當需要較強的磁場力時，螺旋圈部的螺旋過于密集，還可增大此處的截面尺寸，從而增大磁場力，可以降低螺旋圈部加工精度，降低生產成本。而且，本發明的磁圈，經過一次加工后，可完成多次變截面小尺寸管的加工，進一步降低生產成本。
[0021]4、本