CN105598248A - 一种利用内高压成形增加管材壁厚的装置及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用内高压成形来增加管材壁厚的装置，包括有机架，安装在机架上的内高压模具、压力机、堵头、用于驱动堵头的液压缸、增压泵和外部的水箱，其中，所述内高压模具包括了上模和下模，当所述上模、下模合拢时，待加工的管材被放置在模腔中，所述管材的两端被位于内高压模具两侧的堵头密封住，所述堵头后部连接着液压缸，并且能在所述液压缸的驱动下往复滑动，在所述堵头中开设有流道，流道一端开口在所述堵头的前端，并且连通所述管材的内部，所述流道的另一开口开设在堵头的侧壁上，并通过水管连通增压泵和水箱，其特征在于：所述管材是由多层等质等厚或不等质不等厚材料制成的多层管材，多层管材中的各层管材之间相互贴合。

Description

一种利用内高压成形增加管材壁厚的装置及其工艺

技术领域

本发明涉及一种利用内高压成形增加管材壁厚的装置及其具体的工艺，与传统的增厚工艺相比，本发明具有能实现不同材料、不同强度、不同壁厚的多层管材的完全贴合的优点，在增加了管材壁厚的同时，还能根据实际需求提升管材的防氧化、刚度等多种性能。

背景技术

在大型机械或者车辆中，往往需要用到一些不等壁厚的管材或者板材，现有技术中，往往是通过热处理、焊接或挤压成型的方式制造不等壁厚的管材，这些工艺方法工作效率低，并且最终管材的成形质量不高。

比如在专利号为201310662803.9的中国发明专利中，申请人北京机电研究所公开了一种镦粗变形的管材壁厚增厚的模具及方法，模具包括凹模、凸模，凸模包括相向运动的正向挤压模具和反向挤压模具。采用相向运动的相向运动的正向挤压模具和反向挤压模具，正向挤压模具对管材坯料进行挤压的同时，反向挤压模具反向运动，形成容料空间，通过连续累积的小范围局部变形实现整个管材外壁增厚变形。

通过上述挤压成形的方法来制造不等壁厚管材，它是通过连续的小范围局部变形来实现整体的增厚变形，这一方面耗时较长，另外一方面对成形板材壁厚的精度控制较差，而且多次成形的过程对模具的损耗也比较大。

又比如焊接增厚的工艺，是通过焊接将两层管材固定在一起达到增厚的目的，这种工艺一方面无法做到两层管材的完全贴合，固定性能不好，另一方面这种工艺只适用于同种材料，局限性较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种新型的管材增厚装置，以及一种利用该装置来增加管材壁厚的工艺。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种利用内高压成形来增加管材壁厚的装置，包括有机架，安装在机架上的内高压模具、压力机、堵头、用于驱动堵头的液压缸、增压泵和外部的水箱，其中，所述内高压模具包括了上模和下模，所述下模固定在机架上不动，上模固定在压力机上并且位于所述下模的正上方，所述上模能在压力机驱动下做靠近或远离所述下模的运动，在所述上模和下模上分别开设有模腔，当所述上模、下模合拢时，待加工的管材被放置在模腔中，所述管材的两端被位于内高压模具两侧的堵头密封住，所述堵头后部连接着液压缸，并且能在所述液压缸的驱动下往复滑动，在所述堵头中开设有流道，流道一端开口在所述堵头的前端，并且连通所述管材的内部，所述流道的另一开口开设在堵头的侧壁上，并通过水管连通增压泵和水箱，其特征在于：所述管材是由多层等质等厚或不等质不等厚材料制成的多层管材，多层管材中的各层管材之间相互贴合。

作为本发明的改进，各层管材之间的长度相等。

作为本发明的优选，各层管材之间的长度不等。

作为本发明的进一步改进，所述的各层管材所采用的材料不同。

作为本发明的进一步优选，所述的各层管材所采用的材料相同。

采用上述装置来进行管材增厚的具体工艺步骤如下：

1）、先将多层管材穿在一起，使得各层管材相互贴合；

2）、将多层管材放置到下模的模腔中，并对其进行固定；

3）、驱动压力机，由压力机带动内高压模具的上模下压，直至与下模合拢，即完成了合模的过程，此时多层管材被封闭至模腔中；

4）、驱动液压缸带动堵头内移，密封住管材的两端；

5）、通过增压泵将水箱中的液体输入到管材的内部进行注液增压，使得管材在内部高压的作用下向外膨胀，同时所述的堵头继续内移补料，以防止在膨胀的过程中管壁减薄，该过程持续至多层管材均膨胀成形至与外部模腔的内壁贴合，此时，内高压的挤压使得各层管材之间的间隙被完全填充，也就完成了多层管材的完全紧贴；

6）、驱动压力机分开上模和下模，然后取出最终成形的管材。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、工作效率高，采用内高压成形技术来增厚管材的过程，是一次性成形的过程，相对于通过多次小范围局部变形的挤压成形方法，更加快捷，工作效率更高。制作复杂管形时用内管穿外管一起进行压弯或滚弯做成预成形后再进行内高压成形，使内外管完全贴合。

2、成形质量高。采用内高压成形技术进行增厚的管材，两层或多层管材是在液压力作用下一起膨胀成形的，由此可以实现两层或多层复杂形状管材也可以完全贴合，并且可以保证两层或多层管材的成形形状完全一致，由此提高了成形质量。

3、对于一些管形结构件需要局部增大强度时，可以局部区域增加内管，成形后的管中管既减少材料的重量还增大的使用强度。

4、适用面更广，功能性更强。在实际使用过程中，往往对管材的性能有较多的要求，但是单种材料是不可能同时满足强度、耐腐蚀性、表面平整度等多种性能要求的，采用本发明的工艺后，可以实现不同材料、不同强度、不同壁厚的双层或多层管材相互完全贴合，由此可以大大提升管材使用性能。例如，将钢管作为内层管材，铝管作为外层管材，这样成形出的双层管，在通过钢材保证了强度的同时，还可以利用铝材的耐腐蚀性防止表面的氧化。将此工艺应用于轻量化并局部增大强度的汽车底盘结构件有很大优势。

附图说明

图1为本发明实施例中利用内高压成形增加管材壁厚的装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，本实施例为一种利用内高压成形来增加管材壁厚的装置，包括有由不锈钢制成的机架1，机架摆放在地面或者其他平整的工作台面上，在机架上安装有内高压模具2、压力机3、堵头4、用于驱动堵头的液压缸5，在机架的外部设置有增压泵和水箱（图中未示出），增压泵即为市购的品种，用于将水箱中的液体通过增压输入到堵头中。其中，所述内高压模具2包括了上模21和下模22，所述下模固定在机架上不动，上模固定在压力机上并且位于所述下模的正上方，所述上模能在压力机驱动下做靠近或远离所述下模的运动（即合模和分模），在所述上模和下模上分别开设有模腔6，当所述上模、下模合拢时，待加工的管材8被放置在模腔中，所述管材的两端被位于内高压模具两侧的堵头密封住，所述堵头4后部连接着液压缸5，并且能在所述液压缸的驱动下做相对于模腔的往复滑动，在所述堵头中开设有流道7，流道一端开口在所述堵头的前端，并且连通所述管材的内部，所述流道的另一开口开设在堵头的侧壁上，并通过水管连通增压泵和水箱，上述的管件包括有两层或多层由等质等厚或不等质不等厚材料制成的管材，上述的多层管材在形状复杂时可通过预成形使各层管材之间相互贴合，上述的多层管材可以等长也可以不等长或分段，由此来实现整体增厚或局部增厚的目的，并且，上述的两层或多层管件可以是不同材料、不同强度、不同壁厚来组成。

采用上述装置来进行管材增厚的具体工艺步骤如下：

1）、先将多层管材穿在一起，使得各层管材相互贴合；

2）、将多层管材放置到下模的模腔中，并对其进行固定；

3）、驱动压力机，由压力机带动内高压模具的上模下压，直至与下模合拢，即完成了合模的过程，此时多层管材被封闭至模腔中；

4）、驱动液压缸带动堵头内移，密封住管材的两端；

5）、通过增压泵将水箱中的液体输入到管材的内部进行注液增压，使得管材在内部高压的作用下向外膨胀，同时所述的堵头继续内移补料，以防止在膨胀的过程中管壁减薄，该过程持续至多层管材均膨胀成形至与外部模腔的内壁贴合，此时，内高压的挤压使得各层管材之间的间隙被完全填充，也就完成了多层管材的完全紧贴；

6）、驱动压力机分开上模和下模，然后取出最终成形的管材。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种利用内高压成形来增加管材壁厚的装置，包括有机架，安装在机架上的内高压模具、压力机、堵头、用于驱动堵头的液压缸、增压泵和外部的水箱，其中，所述内高压模具包括了上模和下模，所述下模固定在机架上不动，上模固定在压力机上并且位于所述下模的正上方，所述上模能在压力机驱动下做靠近或远离所述下模的运动，在所述上模和下模上分别开设有模腔，当所述上模、下模合拢时，待加工的管材被放置在模腔中，所述管材的两端被位于内高压模具两侧的堵头密封住，所述堵头后部连接着液压缸，并且能在所述液压缸的驱动下往复滑动，在所述堵头中开设有流道，流道一端开口在所述堵头的前端，并且连通所述管材的内部，所述流道的另一开口开设在堵头的侧壁上，并通过水管连通增压泵和水箱，其特征在于：所述管材是由多层等质等厚或不等质不等厚材料制成的多层管材，多层管材中的各层管材之间相互贴合。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：各层管材之间的长度相等。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：各层管材之间的长度不等。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的装置，其特征在于：所述的各层管材所采用的材料不同。

5.根据权利要求1-3任意一项所述的装置，其特征在于：所述的各层管材所采用的材料相同。

6.一种采用如权利要求1所述的装置来进行管材增厚的工艺，其步骤如下：

1）、先将多层管材穿在一起，使得各层管材相互贴合；

2）、将多层管材放置到下模的模腔中，并对其进行固定；

3）、驱动压力机，由压力机带动内高压模具的上模下压，直至与下模合拢，即完成了合模的过程，此时多层管材被封闭至模腔中；

4）、驱动液压缸带动堵头内移，密封住管材的两端；

5）、通过增压泵将水箱中的液体输入到管材的内部进行注液增压，使得管材在内部高压的作用下向外膨胀，同时所述的堵头继续内移补料，以防止在膨胀的过程中管壁减薄，该过程持续至多层管材均膨胀成形至与外部模腔的内壁贴合，此时，内高压的挤压使得各层管材之间的间隙被完全填充，也就完成了多层管材的完全紧贴；

6）、驱动压力机分开上模和下模，然后取出最终成形的管材。