CN102151709A - 一种双凸模差速挤压成型平面任意弯曲管件的方法 - Google Patents

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封志龙
宋继顺
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一种双凸模差速挤压成型平面任意弯曲管件的方法，涉及中、薄壁管材弯曲件的制备领域，特别是一种采用双凸模差速挤压成型平面上任意弯曲的管件的方法。该方法模型有凸模A、凸模B、坯料、凹模、芯棒五个部分。通过控制凸模A和凸模B各自的速度，使它们之间产生一定的速度差值，成形限定在一个平面内的单向和双向的弯曲管件，达到了一个平面内的任意弯曲。本发明的优点是：制备的管材弯曲件壁厚均匀且不起皱、横截面无畸变，可以一个平面内自由弯曲，即可以一直向右弯曲，一直向左弯曲，也可以一段时间内向右，一段时间内向左弯曲。这种工艺方法为当前弯曲管件的生产提供了一种可行的补充，并且这种方法生产的弯曲管件应用前景广阔。

Description

一种双凸模差速挤压成型平面任意弯曲管件的方法
技术领域
本发明涉及中、薄壁管材弯曲件的制备领域，特别是一种采用双凸模差速挤压成型平面上任意弯曲的管件的方法。
背景技术
随着成型装备及制造技术的发展，复杂形状的管材弯曲件在工业领域特别是科技含量高的工业领域出现的越来越频繁，如飞机、船舶、汽车的输油，气体管道，还有部分支架。因为使用弯曲管件代替原来的线材或者塑料管材，可以降低重量，提高耐用性能。随着管材弯曲件的普遍应用，人们对管材的弯曲质量和成形工艺的要求也越来越高，传统工艺方法如推弯，滚弯等生产的弯曲管件大多存在一些缺陷，如外侧壁的减薄与破裂，内侧壁的增厚，起皱以及横截面畸变等缺陷，并且管件的弯曲角度及方向有限，不能达到任意弯曲。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种不存在上述缺陷，在同一平面内能够向不同方向任意弯曲，弯曲角度范围为90°～180°且弯曲角度受到控制的采用双凸模差速挤压成型制备管材弯曲件的方法。
本发明的技术方案：
双凸模差速挤压成型平面任意弯曲管件的方法，该方法模型有凸模A、凸模B、坯料、凹模、芯棒5个部分；通过控制凸模A和凸模B的速度，制造凸模A和凸模B之间的速度差，使凸模A和凸模B接触的坯料出现材料流动速度差值，形成坯料流动的不平衡速度场；在速度场中，速度快的一端从凹模出料端流出的材料体积要大于慢的一端，产生金属材料流动的不平衡，利用这种不平衡获得弯曲管件。
所述金属坯料挤压成型的工艺参数为坯料温度为室温～400℃，挤压材料为有色金属。
在模型上芯棒固定在凹模上，凹模型腔上部分为圆柱形，出料端为圆锥台，其锥度为45°～60°，高度：15mm～30mm。坯料放置在型腔内，凸模A和B由外径与凹模型腔相同，内径与芯棒相同的圆环体分割而成，它们连接处为零间隙配合。
所述凹模出料端的圆锥台，锥度为45°～60°，锥台高度h为15mm～30mm，挤压筒高度即凹模型腔内圆柱形的高度H≥50mm。
方法制备的弯曲管件壁厚3mm≥t≥0.5mm；弯曲角度为180°≥α≥90°。
设定凸模A的高度为HA，凸模B的高度为HB，坯料的高度为H，凸模A的速度为VA，凸模B的速度为VB，则须满足：
VA＞VB时， 
Figure BSA00000328845000011
VB＞VA时， 
Figure BSA00000328845000021
本发明的工作原理：
本发明通过双凸模挤压将金属坯料成型，通过特定的液压装置将挤压力施加到凸模A和B上，凸模A和B在各自挤压力的作用下获得不同的速度。凸模A、B向坯料方向运动，挤压坯料。因为凸模A、B的运动速度不同，所以凸模A、B挤压在坯料上的力也不同，与凸模A和B接触的坯料两端受力不同，所以坯料两端的材料流动速度也不同。凸模A和B之间存在一个速度差值，使得它们作用的坯料在向下挤出的过程中产生了一个不均匀的速度场。这个不均匀的速度场表现在材料流出时各质点的流速不同，各材料质点的速度差值导致了管坯在流出时的弯曲。通过控制金属材料流动的不平衡场，即控制凸模A和凸模B之间的速度差，可以成型同一平面内任意弯曲，不同形状的管材弯曲件。
本发明的优点是：在一个平面内，可以成型任意曲率半径，任意弯曲方向的管材弯曲件，并且此弯曲件壁厚均匀，不起皱，横截面无畸变，表面质量良好，其具有广泛的应用前景。
附图说明
图1是双凸模差速挤压成型模型结构示意图。
其中：1.凸模A 2.凸模B 3.坯料 4.凹模 5.芯棒
图2是实施例1的凸模A和B获得的常数函数速度曲线。
图3是实施例1的凸模A和B获得的曲线函数速度曲线。
图4是加载速度为图2时得到的弯曲方向单一的弯曲件图。
图5是加载速度为图3时得到的S形的弯曲管件图。
具体实施方式
实施例1：
通过压力装置将压力作用于凸模A和B上，使它们获得不同的速度。我们可以通过改变与凸模接触的顶杆的速度，来该变凸模A和B的速度。例如使凸模A和B获得图2或者图3的所示的速度，凸模A和B向下运动，挤压坯料，可以得到不同形状的弯曲管件。加载速度为图2时得到弯曲方向单一的弯曲件，加载速度为图3时则得到S形的弯曲管件。分别见图4和图5。
上述实施例中，弯管的内径是20mm，壁厚是3mm，弯曲方向可以单向，也可以双向即一段时间内向左弯曲，一段时间内向右弯曲。坯料为5052铝合金，坯料中间有中心孔，便于芯棒穿过。凹模出料端的锥度为59°，高度为20mm，挤压坯料温度为300℃
本实施例的工作程序为：将坯料3放置于凹模4内，然后将凸模A 1和B 2放入凹模4中，芯棒5上端通过横梁固定在凹模上，芯棒5下端穿过凸模A、B和坯料3于凹模4的出口端。通 过双缸挤压机将压力分别作用在凸模A和凸模B上，凸模A和凸模B各获得一定的速度，由于凸模A和B之间存在一定的速度差值，所以他们作用在坯料上的压力不同，则坯料两端的材料流动度也不同，速度快的一端从凹模出料端流出的材料体积要大于慢的一端，所以凹模出口处即弯曲管件开始成型时，产生金属材料流动的不平衡，这种金属流动的不平衡使得管材发生弯曲，获得我们所需要的管材弯曲件。
本实施例制备的管材弯曲件壁厚均匀且不起皱、横截面无畸变，可以在限定的一个平面内自由弯曲，即可以一直向右弯曲，一直向左弯曲，也可以一段时间内向右，一段时间内向左弯曲。这种形式的弯曲管件应用前景广阔。

Claims (5)

1.一种双凸模差速挤压成型平面任意弯曲管件的方法，其特征在于：该方法所用模型有凸模A、凸模B、坯料、凹模、芯棒五个部分；通过控制凸模A和凸模B的速度，制造凸模A和凸模B之间的速度差，使凸模A和凸模B接触的坯料出现材料流动速度差值，形成坯料流动的不平衡速度场；在速度场中，速度快的一端从凹模出料端流出的材料体积要大于慢的一端，从而产生金属材料流动的不平衡，获得弯曲管件。
2.根据权利要求1所述双凸模差速挤压成型平面任意弯曲管件的方法，其特征在于：所述坯料挤压成型的工艺参数为坯料温度为室温～400℃，挤压材料为有色金属。
3.根据权利要求1所述双凸模差速挤压成型平面任意弯曲管件的方法，其特征在于：所述凹模出料端的圆锥台，锥度为45°～60°，锥台高度h为15mm～30mm，挤压筒高度即凹模型腔内圆柱形的高度H≥50mm。
4.根据权利要求1所述双凸模差速挤压成型平面任意弯曲管件的方法，其特征在于：所述方法制备的弯曲管件壁厚3mm≥t≥0.5mm；弯曲角度为180°≥α≥90°。
5.根据权利要求1所述双凸模差速挤压成型平面任意弯曲管件的方法，其特征在于：设定凸模A的高度为HA，凸模B的高度为HB，坯料的高度为H，凸模A的速度为VA，凸模B的速度为VB，则须满足：
VA＞VB时，
Figure FSA00000328844900011
VB＞VA时，
Figure FSA00000328844900012
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