CN103909133B - 等壁厚多通管件成形用复合冲头装置及成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等壁厚多通管件成形方法，属于金属空心构件制造技术领域。包括以下步骤：将管坯放入模具中合模；将复合冲头装置从管坯两端装入，并使充液芯棒的顶端相互接触；对管坯两端进行密封处理，通过充液芯棒注入高压液体；推动进给冲头进行轴向补料并通过充液芯棒控制管坯内液体压力；成形后，移除复合冲头装置，得到成形后等壁厚多通管件。本发明通过有效地减少管坯中部材料的堆积，改善了多通管件尤其是主管的壁厚均匀性；成形方法简单高效，其多通管件壁厚最大减薄率小于10％,支管高度达到主管直径一倍以上。

Description

等壁厚多通管件成形用复合冲头装置及成形方法

技术领域

本发明涉及一种多通管件成形用复合冲头装置及成形方法，尤其是一种等壁厚多通管件成形用复合冲头装置及成形方法，属于金属空心构件制造技术领域。

背景技术

三通、四通、六通等多通管件在航空、航天、核电及石化等管路系统中起到分流、改变液体流向、缓解管路系统的局部应力等重要作用。目前，液压胀形是制造多通管件常用方法，但其在胀形过程中，主要存在以下缺陷：(1)多通管件的主管中部严重增厚。常规液压胀形工艺需要对进行大尺寸的补料，尽管主管两端的材料可以通过轴向推进与内压胀形的作用部分转移至支管部位，但由于液压胀形时管坯外表面与模具型腔之间存在着较大的摩擦力，很多材料在主管中部位置堆积，最终造成多通管件局部严重增厚的缺陷；(2)多通管件的支管高度不够且出现过度减薄。尽管可以通过改善管坯与模具型腔之间的摩擦条件提高材料流动性，但是摩擦系数的减小毕竟是有限的，材料在主管端部的堆积依然严重；由于管坯的体积一定，材料在主管中部的堆积必然造成支管部位材料的减少，所以支管高度较低甚至支管局部出现过度减薄。

2012年12月7日，中国发明专利CN200910248763.7公开了一种简易的管材液压胀形装置及胀形方法，该专利采用了增压冲头和进给冲头组成复合式冲头来实现管材液压胀形。该方法采用复合式冲头，成本低廉，操控简便，同时减少了增压装置，但其在胀形过程不能减少液压胀形管件主管中部的材料堆积和克服支管顶部的壁厚减薄的现象，无法获得壁厚均匀的多通管件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种成形壁厚均匀的多通管件成形方法及成形用复合冲头装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种等壁厚多通管件成形用复合冲头装置，包括与充液芯棒同轴装配的进给冲头，所述进给冲头依次连接导块和液压缸；所述充液芯棒上设有若干个导液圈，所述导液圈均与导块上进液口连通；所述进给冲头与充液芯棒间设有密封圈，进给冲头可沿充液芯棒轴向移动。

所述等壁厚多通管件成形用复合冲头装置中的导液圈由若干个沿周向均匀分布导液槽组成。

所述等壁厚多通管件成形用复合冲头装置中若干个导液圈沿充液芯棒轴向间隔均匀设置。

本发明还提供了一种等壁厚多通管件成形方法，包括以下步骤：

1)、将管坯放入模具中合模；

2)、将左、右复合冲头装置分别从管坯左右两端装入，并使左、右复合冲头装置中的充液芯棒的顶端相互接触；

3)、对管坯左右两端进行密封处理，通过左、右复合冲头装置中的充液芯棒注入高压液体；

4)、推动左、右复合冲头装置中进给冲头进行轴向补料并通过左、右复合冲头装置中的充液芯棒控制管坯内高压液体压力；

5)、成形后，移除左、右复合冲头装置，得到成形后等壁厚多通管件。

所述等壁厚多通管件成形方法中的管坯为单金属管坯或双金属复合管坯。

所述等壁厚多通管件成形方法中的成形后等壁厚多通管件包括三通、四通或六通管件。

本发明的有益效果在于：(1)、本发明通过进给冲头进行轴向补料、充液芯棒控制胀形过程中液体压力，实现轴向进给与胀形压力的合理配比，有效地减少了管坯中部材料的堆积，大大改善了多通管件尤其是主管的壁厚均匀性，同时提高多通管件支管高度；(2)、本发明复合冲头装置结构简单、操作方便，成形方法简单高效，其多通管件壁厚最大减薄率小于10%,支管高度达到主管直径的一倍以上。

附图说明

图1为本发明中成形前复合冲头装置与管坯装配示意图；

图2为复合冲头装置中充液芯棒结构示意图，其中(a)为左视图，(b)为(a)的A-A剖视图；

图3为复合冲头装置中进给冲头结构示意图，其中(a)为左视图，(b)为(a)的A-A剖视图；

图4为本发明中成形后复合冲头装置与管坯装配示意图；

图中，1-液压缸，2-导块，3-进给冲头，4-充液芯棒，5-管坯，6-模具，7-密封圈，8-进液口，9-导液槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

如图1至4所示，本发明等壁厚多通管件成形用复合冲头装置中，进给冲头3和充液芯棒4均为中空结构，进给冲头3同轴装配在充液芯棒4上，进给冲头3与充液芯棒4之间采用密封圈7进行动密封，进给冲头3可沿充液芯棒4轴向自由移动。进给冲头3与导块2固定连接，导块2上设有进液口8，进液口8与进给冲头3连通，用于向进给冲头3内、充液芯棒4内充入高压液体；导块2外侧固定连接液压缸1，充液芯棒4沿周向均匀间隔设有多个相互连通导液槽9形成导液圈，在充液芯棒4轴向上设置多个导液圈，各导液圈间相互连通并经进给冲头3与导块2上的进液口8连通,用于向管坯5内注入高压液体和控制管坯5内压力。

如图1、4所示，本发明中等壁厚多通管件成形用复合冲头装置成对配合使用，工作时，首先将管坯5置入模具中，将两个复合冲头装置分别从左右两端装入管坯5中，使两个复合冲头装置中的充液芯棒4的顶端相互接触，并对管坯5左右两端进行密封处理；采用液压机经导块2的进液口8向管坯5内注入高压液体，然后利用液压缸1推动两个进给冲头相向运动进行轴向补料，并通过液压机控制管坯5内压力；随着进给冲头3的不断向内推进、管坯5内压力的增大，管坯5材料不断向模具的空心处流动；通过充液芯棒4的内支撑和模具6的外支撑作用，防止了补料过程中材料在管坯5中部的堆积；导液槽9沿充液芯棒4周向均匀分布保证了补料过程中管坯5内各处受压均匀，与模具型腔空白处位置相对应处的导液槽9提供管坯5成形过程中的压力，保证了成形后支管的高度和壁厚的均匀性。

下面通过具体实施例，详细说明304不锈钢三通管件、碳钢/不锈钢双金属复合三通管件以及低碳钢六通管件的成形方法。

实施例1

第一步，将长300mm、直径50mm、壁厚2mm的304不锈钢管坯5放入三通模具6中，上下模合模；

第二步，将上述左、右两个复合冲头分别从管坯5左右两端装入管坯5中，并使左、右两个复合冲头中的充液芯棒4顶端相接触；

第三步，对304不锈钢管坯5的左右两端进行密封处理，并通过左、右两个充液芯棒4注入高压液体；

第四步，利用液压缸推动左、右两个复合冲头中的进给冲头3实现轴向补料，并通过左、右两个充液芯棒4控制液体压力，实现对轴向进给和内压力的实时控制；

第五步，合理控制加载路径，即轴向进给和内压力之间的关系，最终获得壁厚均匀性优良、支管高度达到管坯直径一倍以上的三通管件。

实施例2中将长300mm、直径50mm、壁厚2mm的304不锈钢管坯和长300mm、直径54mm、壁厚2mm的低碳钢管坯爆炸复合制成复合管坯作为液压胀形原始管坯，其他步骤与实施例1相同。

实施例3中将长400mm、直径40mm、壁厚2mm的低碳钢管坯作为液压胀形原始管坯，采用六通模具成形六通管件，其他步骤与实施例1相同。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种利用复合冲头装置的等壁厚多通管件成形方法，其特征在于：所述复合冲头装置包括与充液芯棒(4)同轴装配的进给冲头(3)，所述进给冲头(3)依次连接导块(2)和液压缸(1)；所述充液芯棒(4)上设有若干个导液圈，所述导液圈均与导块(2)上进液口(8)连通；所述进给冲头(3)与充液芯棒(4)间设有密封圈(7)，进给冲头(3)可沿充液芯棒(4)轴向移动；所述成形方法包括以下步骤

1)、将管坯(5)放入模具(6)中合模；

2)、将左、右复合冲头装置分别从管坯(5)左右两端装入，并使左、右复合冲头装置中的充液芯棒(4)的顶端相互接触；

3)、对管坯(5)左右两端进行密封处理，通过左、右复合冲头装置中的充液芯棒(4)注入高压液体；

4)、推动左、右复合冲头装置中进给冲头(3)进行轴向补料并通过左、右复合冲头装置中的充液芯棒(4)控制管坯(5)内高压液体压力；

5)、成形后，移除左、右复合冲头装置，得到成形后等壁厚多通管件。

2.根据权利要求1所述的利用复合冲头装置的等壁厚多通管件成形方法，其特征在于：所述导液圈由若干个沿周向均匀分布导液槽(9)组成。

3.根据权利要求1所述的利用复合冲头装置的等壁厚多通管件成形方法，其特征在于：所述若干个导液圈沿充液芯棒(4)轴向均匀设置。

4.根据权利要求1所述的利用复合冲头装置的等壁厚多通管件成形方法，其特征在于：所述管坯(5)为单金属管坯或双金属复合管坯。

5.根据权利要求4所述的利用复合冲头装置的等壁厚多通管件成形方法，其特征在于：所述成形后等壁厚多通管件包括三通、四通或六通管件。