CN102225441B - 一种轴向补料的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轴向补料的工艺方法，其特征在于步骤为：一、模具准备，首先将通电后可产生磁场的线圈嵌入到模具的送料区内、将初始管坯放入模具型腔、模具合模、采用冲头对管坯端部施加密封、向管坯内部填充成形介质并施加一定压力，二、成形，对线圈通电形成磁场、端部冲头沿轴向进给、对线圈进行断电、升高压力至胀形区管坯贴模，三、取件，压力降低至0Mpa、端部冲头后退至与模具型腔完全分开为止、打开模具，从模具中取出零件，本发明具有成形件的表面质量好，延长模具使用寿命，具有成形工序少，制造成本低，所需设备吨位小等优点，特别适用于成形大膨胀率、复杂截面形状等需施加轴向补料的空心零件。

Description

一种轴向补料的工艺方法
技术领域
 本发明涉及机械制造领域，具体说是一种降低内高压成形轴向补料难度的工艺方法。
背景技术
众所周知，轴向补料是提高管材内高压成形极限、提高壁厚均匀性的重要工艺措施。但存在的问题是即使施加润滑随着管坯内部压力的不断升高，管坯与模具间的摩擦力不断增大，轴向补料难度也越来越大。致使轴向补进的材料在送料区形成堆置，当摩擦力过大时甚至发生起皱失稳，导致成形失败。由于内压力是变形驱动力，因此不能通过降低管坯内部压力的方法来降低轴向补料难度。实际生产时当遇到成形大膨胀量或复杂截面形状零件时，一般是通过多次预成型同时辅以退火热处理工艺来消除加工硬化现象，以便在较低压力下即可促使管坯发生进一步的塑性变形，但这种方式增加了制造工序，大大提高了制造成本，且生产效率低。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足，提出一种轴向补料的工艺方法，其通过在管坯上施加与内压力法失方向相反的磁场力来降低金属管坯与模具间的摩擦力，从而降低内高压成形轴向补料难度。
本发明可以通过如下措施达到。
一种轴向补料的工艺方法，其特征在于步骤如下。
A、模具准备，
a、首先将通电后可产生磁场的线圈嵌入到模具的送料区内，线圈轴向长度与模具送料区长度相近，线圈采用有绝缘层的铜芯导线并紧密缠绕成圆筒形，导线金属芯直径根据成形电压选取，选择原则如下：0～5000V以下，直径为3mm，电压每增大0～1000V，直径应增加0.5mm，
b 、将初始管坯放入模具型腔；、模具合模，并施加合模力，合模力大小应以能保证成形过程中上、下模具不会因内压升高而分开为止，
c、采用冲头对管坯端部施加密封，
d、向管坯内部填充成形介质并施加一定压力，压力一般应大于0.1σs,（σs为成形管坯的屈服应力），
B、成形，
a、对线圈通电形成磁场，
b、端部冲头沿轴向进给，把送料区管坯推进胀形区，并持续至补料结束，冲头进给量视成形件的胀形量而定，
c、对线圈进行断电，
d、升高压力至胀形区管坯贴模，保压3～5秒钟，
C、取件，
a、压力降低至0Mpa，
b、端部冲头后退至与模具型腔完全分开为止，
c、打开模具，从模具中取出零件。
本发明的有益效果是：该工艺方法可以大大降低管材内高压成形的轴向补料难度；磁场力属于体积力，受力体上无集中力作用点，成形件的表面质量好；由于摩擦力降低，模具磨损减轻，延长模具使用寿命；与传统通过增加预成型工序同时辅以退火热处理工序方法相比，该工艺方法具有成形工序少，制造成本低，所需设备吨位小等优点。本发明设计合理、便于实施、效果显著，具有较强的推广价值。
附图说明
图1是磁脉冲辅助内高压成形原理示意图。
图2是无线圈的内高压成形模具示意图。
图3是嵌入线圈的内高压成形模具示意图。
图4是初始管坯放入嵌有线圈的内高压成形模具示意图。
图5是开关闭合示意图。
图6是线圈通电后进行轴向补料示意图。
图7是电路开关断开示意图。
图8是高压整形示意图。
图中标号是： 电源开关1、7， 冲头2、6， 线圈3、4，上模5， 下模8，初始管坯9，中间工件10，终成形件11，介质填充通道12。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
1、模具运行准备,
a、制作模具，模具由上模、下模和端部冲头组成，模具型腔分为送料区、胀形区，上述与现有技术相同，此不赘述，在模具（图2）送料区中嵌入通电后可产生磁场的线圈3和4，如图3所示，线圈轴向长度与模具送料区长度相近， 线圈采用有绝缘层的铜芯导线并紧密缠绕成圆筒形，导线金属芯直径根据成形电压选取，选择原则如下：0～5000V以下，直径为3mm，电压每增大0～1000V，直径应增加0.5mm，
b 将初始管坯9放入模具型腔中，上模5与下模8合模，并施加相应合模力，其要点为合模力应能保证成形过程中上、下模具不会因内压升高而分开，
c、端部冲头2和6开始轴向进给至管坯端部完成密封，
d、自端部冲头的介质填充通道12向管坯内部填充成形介质至管坯型腔完全充满为止（如图4所示），保持合适的内压力,内压力应保证管坯在轴向补料过程中不发生起皱失稳，内压力一般应大于0.1σs，σs为成形管坯的屈服应力，
2、成形，
a、电源开关1、7闭合，如图5所示；其要点为电源开关应在端部冲头轴向进给之前闭合，对线圈通电，电源应为高压电，电压一般应在5000V以上，
b、端部冲头2、6轴向进给至一定位置，获得中间形状工件10，如图6所示，其要点为轴向进给量应根据零件的具体胀形率或壁厚均匀性而定，
c、断开电路控制开关1、7，其要点为断开时间应在端部冲头停止轴向进给之后，
d、升高管坯内部的压力至管坯完全贴模，并保压3～５s成形出所需形状零件11，其要点为压力至少应升高至(1+n)σs,t0/r，其中n为管坯材料的形变强化指数，σs为屈服应力，r为成形件的最小曲率半径，
3、取件，
a、将管坯内部压力降低至0Mpa，
b、端部冲头后退至与模具型腔完全分开，
c、打开模具，从模具中取出零件。
本发明特别适用于成形大膨胀率、复杂截面形状等需施加轴向补料的空心零件。

Claims (1)

1.一种轴向补料的工艺方法，其特征在于步骤如下：
A、模具运行准备，
a、将通电后可产生磁场的线圈嵌入到模具的送料区内，线圈轴向长度与模具送料区长度相近，线圈施加轴向固定，
b、将初始管坯放入模具型腔，合模并施加合模力，管坯采用磁性材料，
c、端部冲头对管坯端部实行密封，并向管坯内部填充成形介质，成形介质是气体、液体或粘性介质，
d、向管坯内部填充成形介质并施加压力，压力应大于0.1σs,σs为成形管坯的屈服应力，
B、成形，
a、对线圈通电形成磁场，对线圈通电，电压在5000V以上，通电时间应持续至补料结束，
b、端部冲头沿轴向进给，把送料区管坯推进胀形区，至补料结束， 
c、对线圈进行断电，
d、升高管坯内部压力至管坯完全贴模，并保压3～5s成形出所需形状零件，
C、取件，
a、卸掉管坯内部压力，
b、端部冲头后退至与模具型腔完全分开，
c、打开模具，从模具中取出零件。
2. 根据权利要求1所述的一种轴向补料的工艺方法，其特征在于所述管坯采用低碳钢。
3. 根据权利要求1所述的一种轴向补料的工艺方法，其特征在于所述管坯采用不锈钢。
4. 根据权利要求1所述的一种轴向补料的工艺方法，其特征在于所述管坯采用铝镁合金。
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