CN113319185B - 一种大直径薄壁筒形件流体压力成形装置及成形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供大直径薄壁筒形件流体压力成形装置及成形方法，属于薄壁筒形件加工技术领域，所述成形装置包括相互配合的第一模具和第二模具，且第一模具相对设置于第二模具的上方，第一模具与第二模具之间适于放置待成形筒坯；内套嵌设于待成形筒坯的内部，且内套外壁长度方向的两端分别设置第一密封结构和第二密封结构，第一密封结构和第二密封结构用于实现内套与待成形筒坯之间的密封，使内套与待成形筒坯之间形成密封空间，密封空间用于填充压力介质以向待成形筒坯提供适于变形的压力。本发明内套与待成形筒坯之间形成的密封空间容积远小于待成形筒坯内部整体容积，大幅降低成形所需介质的体积，提高增压效率、减小设备增压器体积。

Description

一种大直径薄壁筒形件流体压力成形装置及成形方法
技术领域
本发明涉及薄壁筒形件加工技术领域，具体而言，涉及一种大直径薄壁筒形件流体压力成形装置及成形方法。
背景技术
随着新型号航空航天飞行器的发展，对大直径(直径500-2000mm)薄壁(壁厚0.5-5mm)筒形构件的需求越来越多，传统技术采用分块成形、焊接、校形的技术路线，但工艺路线复杂、周期长、尺寸精度控制难度大，而现有技术中的流体压力成形技术，采用大尺寸筒坯作为初始坯料，利用流体介质(液体、气体)可以一次性成形出高精度构件。
然而采用流体压力成形技术成形大直径薄壁筒形件时仍然存在如下难题：1)大直径筒形件容积大，所需流体体积大，超高压液体/气体需求量过大，增压设备要求高、效率低，尤其大容积高压气体危险性大；2)大直径筒形件成形时模具过大，加热耗能大；3)大直径筒形件流体压力成形时，流体压力产生的轴向反力超大，需要超大水平推缸。
发明内容
本发明解决的问题是现有流体压力成形技术成形大直径薄壁筒形件时，由于大直径筒形件容积大，所需流体体积大，超高压液体/气体需求量过大，增压设备要求高、效率低，成形时模具过大，加热耗能大，流体压力产生的轴向反力超大，需要超大水平推缸中的至少一个方面。
为解决上述问题，本发明提供一种大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，包括：
相互配合的第一模具和第二模具，且所述第一模具相对设置于所述第二模具的上方，所述第一模具与所述第二模具之间适于放置待成形筒坯；
内套，所述内套嵌设于所述待成形筒坯的内部，且所述内套外壁长度方向的两端分别设置第一密封结构和第二密封结构，所述第一密封结构和所述第二密封结构用于实现所述内套与所述待成形筒坯之间的密封，使所述内套与所述待成形筒坯之间形成密封空间，所述密封空间用于填充压力介质以向所述待成形筒坯提供用于变形的压力。
较佳地，所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，还包括设置于所述第一模具和所述第二模具之间的第一密封冲头和第二密封冲头，所述第一密封冲头和所述第二密封冲头相对设置于所述待成形筒坯长度方向的两端，且所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头适于在外部作用下沿所述内套的长度方向进入所述内套的内部对所述第一密封结构和/或所述第二密封结构进行压力控制。
较佳地，所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头包括第一密封冲头本体以及设置于所述第一密封冲头本体内部的增压结构，且所述增压结构适于在外部压力的作用下发生变形以压向所述内套的内壁。
较佳地，所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头还包括设置于所述第一密封冲头本体内部的凹槽以及用于密封所述凹槽的密封件，且所述凹槽适于容纳所述增压结构。
较佳地，所述增压结构的材料为弹性材料。
较佳地，所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，还包括与所述第一模具配合连接的第一导向结构，且所述第一导向结构与所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头的顶壁相连接。
较佳地，所述第一模具靠近所述第一导向结构的端部设置配合凸台，所述配合凸台的顶壁适于与所述第一导向结构的底壁配合连接。
较佳地，所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头包括相互连接的第二密封冲头本体和冲头基座，且所述第二密封冲头本体的顶壁沿远离所述冲头基座的方向设置倾斜面，所述倾斜面适于向所述内套的内壁施加变形力。
较佳地，所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，还包括芯模，所述芯模设置于所述内套的内部以支撑所述内套。
较佳地，所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，还包括加热结构和测温结构，所述加热结构与所述内套的内壁相连接，所述测温结构与所述待成形筒坯的外壁相连接，且所述测温结构用于监测所述待成形筒坯的温度。
与现有技术比较，本发明所述大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，所述内套与所述待成形筒坯之间形成密封空间，并通过向所述密封空间内输送流体压力，以实现所述待成形筒坯的变形，一方面，其中密封空间的容积远远小于待成形筒坯内部整体容积，因此可大幅降低成形所需高压介质的体积，对于气压成形，可显著提高安全性，对于液压成形，可提高增压效率、减小设备增压器体积；另一方面，内套内无高压介质，可大幅降低端部冲头受到的流体压力，显著减小水平推缸的推力。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种大直径薄壁筒形件流体压力成形方法，基于所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，包括如下步骤：
步骤S1、将带有第一密封结构和第二密封结构的内套放置于待成形筒坯的内部，形成容纳空间；
步骤S2、将套装在一起的所述内套和所述待成形筒坯放到第二模具上，同时第一模具下行，使得所述第一模具与所述第二模具合模；
步骤S3、向所述容纳空间内输送压力介质，确定所述容纳空间形成密封空间后，提高所述密封空间内压力介质的压力，直至所述待成形筒坯贴靠所述第一模具和所述第二模具；
步骤S4、卸掉所述密封空间内压力介质的压力，打开所述第一模具与所述第二模具，取出所述待成形筒坯，并将所述内套剥离，得到筒形件。
较佳地，所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形方法，步骤S2还包括：将加热结构与所述内套的内壁相连接，将测温结构与所述待成形筒坯的外壁相连接，将所述加热结构、所述内套和所述待成形筒坯放到第二模具上，同时第一模具下行，使得所述第一模具与所述第二模具合模，打开所述加热结构，并通过所述测温结构监测所述待成形筒坯的温度。
较佳地，所述步骤S3中，向所述容纳空间内输送压力介质之前还包括：使第一密封冲头和/或第二密封冲头向所述待成形筒坯的内部移动至密封位置，并向所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头内的增压结构内填充压力介质。
较佳地，步骤S3中所述向所述容纳空间内输送压力介质，确定所述容纳空间形成密封空间，包括：
向所述容纳空间内输送压力介质，确定是否泄露，
若泄露，增加所述增压结构内的压力介质压力，直至不泄露，
若不泄露，则所述内套与所述待成形筒坯形成的容纳空间已密封完全。
较佳地，所述步骤S3中，向所述容纳封空间内输送压力介质之前还包括：使第一密封冲头和/或第二密封冲头向所述待成形筒坯的内部移动至密封位置。
较佳地，步骤S3中所述向所述容纳空间内输送压力介质，确定所述容纳空间形成密封空间，包括：
向所述容纳空间内输送压力介质，确定是否泄露，
若泄露，向靠近所述内套中心位置的方向移动带有倾斜面的第一密封冲头和/或第二密封冲头，以压向所述内套的内壁，直至不泄露，
若不泄露，则所述内套与所述待成形筒坯形成的容纳空间已密封完全。
本发明所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形方法与所述大直径薄壁筒形件流体压力成形装置相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明实施例中大直径薄壁筒形件流体压力成形装置的半剖视结构示意图一；
图2为本发明实施例中大直径薄壁筒形件流体压力成形装置的半剖视结构示意图二；
图3为本发明实施例中大直径薄壁筒形件流体压力成形装置的半剖视结构示意图三。
附图标记说明：
1-第一输送件；2-第二输送件；3-第一密封冲头本体；4-第一导向结构；5-增压结构；6-密封件；7-第一模具；8-第一密封结构；9-待成形筒坯；10-内套；11-芯模；12-第二密封结构；13-第二密封冲头本体；14-冲头基座；15-感应加热线圈；16-感应加热器；17-测温结构；18-保温石棉；19-接线铜管。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、详尽地描述。在本发明的描述中，需要理解的是，附图中“X”的正向代表右方，“X”的反向代表左方，“Y”的正向代表上方，“Y”的反向代表下方，且术语“X”和“Y”指示的方位或位置关系为基于说明书附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
术语“一些具体的实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
需要说明的是，本发明中大直径薄壁筒形件流体压力成形装置及成形方法尤其适用大尺寸薄壁筒形件的制备，且本发明中大尺寸薄壁筒形件是指直径为500-2000mm，壁厚为0.5-5mm的筒形件，且本发明中大尺寸薄壁筒形件的材料包括钢、铝合金、钛合金、镁合金或高温合金中的至少一种。
本发明实施例提供一种大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，包括：
相互配合的第一模具7和第二模具，且所述第一模具7相对设置于所述第二模具的上方，第一模具7与第二模具之间适于放置待成形筒坯9；
内套10，所述内套10适于嵌设于所述待成形筒坯9的内部，且所述内套10外壁长度方向的两端分别设置第一密封结构8和第二密封结构12，所述第一密封结构8和所述第二密封结构12用于实现所述内套10与所述待成形筒坯9之间的密封，使所述内套10与所述待成形筒坯9之间形成密封空间，所述密封空间用于填充压力介质以向所述待成形筒坯9提供用于变形的压力。需要说明的是，本实施例中所述内套10外壁长度方向是指图中X的方向。
本实施例中，所述内套10与所述待成形筒坯9之间形成密封空间，并通过向所述密封空间内输送流体压力，以使得待成形筒坯9贴靠第一模具7和/或第二模具，实现所述待成形筒坯9的变形，其中密封空间的容积远远小于待成形筒坯9内部整体容积，因此可大幅降低成形所需高压介质的体积，对于气压成形，可显著提高安全性，对于液压成形，可提高增压效率、减小设备增压器体积；另外，内套10内无高压介质，可大幅降低端部冲头受到的流体压力，显著减小水平推缸的推力。
本实施例中对于第一密封结构8和第二密封结构12的材料与形状不做具体限制，只要能够使所述内套10与所述待成形筒坯9之间形成密封空间即可，在一些优选的实施例中，当应用环境为室温时，第一密封结构8和第二密封结构12为橡胶圈，在另一些优选的实施例中，当应用环境为高温时，第一密封结构8和第二密封结构12为紫铜圈，结构简单，且原料来源广泛，容易加工。
在一些优选的实施例中，所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，还包括第一供压结构，所述第一供压结构包括与密封空间相连通的第一输送件1，所述第一输送件1与外部的第一供压设备相连接，用于向所述密封空间内输入压力介质。本实施例中对于第一输送件1的结构和形状不做具体限制，只要能够输送压力介质即可，在一些优选的实施例中，第一输送件1为管件，结构简单，连接方便。需要说明的是，本实施例中的压力介质可以为液体介质，也可以为气体介质，根据实际需要进行选择。
在一些优选的实施例中，所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，还包括设置于所述第一模具7和所述第二模具之间的第一密封冲头和第二密封冲头，所述第一密封冲头和所述第二密封冲头相对设置于所述待成形筒坯9长度方向的两端，且所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头适于在外部作用下沿所述内套10的长度方向进入所述内套10的内部对所述第一密封结构8和/或所述第二密封结构12进行压力控制。由此，使得对所述第一密封结构8和/或所述第二密封结构12的压力可控，即能够根据密封空间的密封情况，通过调节所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头对所述第一密封结构8和/或所述第二密封结构12的压力。需要说明的是，本实施例中，所述待成形筒坯9长度方向，所述内套10的长度方向均是指图中X的方向。
在一些优选的实施例中，所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头包括第一密封冲头本体3以及设置于所述第一密封冲头本体3内部的增压结构5，且所述增压结构5适于在外部压力的作用下发生变形以带动所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头压向所述内套10的内壁，以调节对所述第一密封结构8和/或所述第二密封结构12的压力。
在一些优选的实施例中，所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头还包括设置于所述第一密封冲头本体3内部的凹槽以及用于密封所述凹槽的密封件6，且所述凹槽适于容纳所述增压结构5，能够将增压结构5固定安装于第一密封冲头本体3内部，结构简单，安装方便。
需要说明的是，本实施例中对于凹槽的具体形状不做限制，只要与所述增压结构5的形状相适配，能够容纳所述增压结构5即可。
还需要说明的是，本实施例中对于密封件6的具体形状不做限制，只要能够将增压结构5密封在凹槽内即可，在一些具体的实施例中，密封件6可以为设置于所述第一密封冲头本体3端部的端盖，结构简单，安装方便。
本实施例中，所述增压结构5的材料为弹性材料，本实施例中对于弹性材料的具体材质不做限制，只要能够在内压作用下发生弹性变形即可，且可根据实际的应用环境选择不同的材料，在一些具体的实施例中，如应用环境为常温，则增压结构5的材料可采用橡皮囊，类似自行车车轮内胎的形状，在另一些具体的实施例中，如应用环境为高温，则增压结构5的材料可采用高温合金环形管，能够承受一定的高温高压作用。
在一些优选的实施例中，所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，还包括第二供压结构，所述第二供压结构包括与增压结构5相连通的第二输送件2，所述第二输送件2与外部的第二供压设备相连接，用于向所述增压结构5内输入压力介质。本实施例中对于第二输送件2的结构和形状不做具体限制，只要能够输送压力介质即可，在一些优选的实施例中，第二输送件2为管件，结构简单，连接方便。
在一些优选的实施例中，所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，还包括与所述第一模具7配合连接的第一导向结构4，且所述第一导向结构4与所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头的顶壁相连接。在一些具体的实施例中，所述第一模具7靠近所述第一导向结构4的端部设置配合凸台，所述配合凸台的顶壁适于与所述第一导向结构4的底壁配合连接。由此，当所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头进入内套10之前，第一导向结构4先与第一模具7上的配合凸台接合，从而保证所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头与第一模具7和待成形筒坯9同心，避免所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头因自重下沉导致偏心和密封间隙不均。
在一些优选的实施例中，所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头包括相互连接的第二密封冲头本体13和冲头基座14，所述第二密封冲头本体13相对所述冲头基座14靠近所述待成形筒坯9设置，且所述第二密封冲头本体13的顶壁沿远离所述冲头基座14的方向设置倾斜面，所述倾斜面适于向所述内套10的内壁施加变形力。需要说明的是，本实施例中所述倾斜面的倾斜方向沿X的正向逐渐升高。由此，当所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头进入内套10时，随着倾斜面的坡度逐渐增大，对内套10内壁的压力也将随之增大，使得内套10内壁发生变形以带动待成形筒坯9贴套第一模具7和第二模具。
需要说明的是，本实施例中所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置中的第一密封冲头和第二密封冲头可以均为带有增压结构5的冲头，可以均为带有倾斜面的冲头，也可以第一密封冲头和第二密封冲头中的任意一个带有增压结构5，而另一个带有倾斜面，可以根据实际需要选择不同结构的第一密封冲头和第二密封冲头，应用范围更加广泛。
在一些优选的实施例中，所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，还包括芯模11，所述芯模11设置于所述内套10的内部以支撑所述内套10，避免内套10在成形压力作用下发生失稳变形，导致无法重复使用。在另一些优选的实施例中，当放置芯模11比较困难时，也可以将内套10增厚，只要保证在内压作用下不发生塑性变形以影响待成形筒坯9变形即可。
在一些优选的实施例中，所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，还包括加热结构和测温结构17，所述加热结构与所述内套10的内壁相连接，所述测温结构17与所述待成形筒坯9的外壁相连接，且所述测温结构17用于监测所述待成形筒坯9的温度。在一些具体的实施例中，加热结构包括感应加热线圈15和与感应加热线圈15电连接的感应加热开关，测温结构17为热电偶，灵敏度高，由此，能够利用感应加热线圈15通过内部加热的方式，并通过热电偶快速准确地监测所述待成形筒坯9的温度，以达到变形所需温度，而无需加热外部第一模具7和第二模具，提高加热效率、降低能耗。
因此，本实施例所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，所述内套10与所述待成形筒坯9之间形成密封空间，并通过向所述密封空间内输送流体压力，以实现所述待成形筒坯9的变形，一方面，其中密封空间的容积远远小于待成形筒坯9内部整体容积，因此可大幅降低成形所需高压介质的体积，对于气压成形，可显著提高安全性，对于液压成形，可提高增压效率、减小设备增压器体积；另一方面，内套10内无高压介质，可大幅降低端部冲头受到的流体压力，显著减小水平推缸的推力。
本发明的另一个实施例提供了一种大直径薄壁筒形件流体压力成形方法，基于所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，包括如下步骤：
步骤S1、将带有第一密封结构8和第二密封结构12的内套10放置于待成形筒坯9的内部，形成容纳空间；
步骤S2、将套装在一起的所述内套10和所述待成形筒坯9放到第二模具上，同时第一模具7下行，使得所述第一模具7与所述第二模具合模；
步骤S3、向所述容纳空间内输送压力介质，确定所述容纳空间形成密封空间后，提高所述密封空间内压力介质的压力，直至所述待成形筒坯9贴靠所述第一模具7和所述第二模具；
步骤S4、卸掉所述密封空间内压力介质的压力，打开第一模具7与第二模具，取出所述待成形筒坯9，并将所述内套10剥离，得到筒形件。
在一些优选的实施例中，所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形方法，步骤S2还包括：将加热结构与所述内套10的内壁相连接，将测温结构17与所述待成形筒坯9的外壁相连接，将所述加热结构、所述内套10和所述待成形筒坯9放到第二模具上，同时第一模具7下行，使得所述第一模具7与所述第二模具合模，打开所述加热结构，并通过所述测温结构17监测所述待成形筒坯9的温度。
在一些优选的实施例中，所述步骤S3中，向所述容纳空间内输送压力介质之前还包括：使第一密封冲头和/或第二密封冲头向所述待成形筒坯9的内部移动至密封位置，并向所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头内的增压结构5内填充压力介质。
在一些优选的实施例中，步骤S3中所述向所述容纳空间内输送压力介质，确定所述容纳空间形成密封空间，包括：
向所述容纳空间内输送压力介质，确定是否泄露，
若泄露，增加所述增压结构5内的压力介质压力，直至不泄露，
若不泄露，则所述内套10与所述待成形筒坯9形成的容纳空间已密封完全。
在一些优选的实施例中，所述步骤S3中，向所容纳空间内输送压力介质之前还包括：使第一密封冲头和/或第二密封冲头向所述待成形筒坯9的内部移动至密封位置。
在一些优选的实施例中，步骤S3中所述向所述容纳空间内输送压力介质，确定所述容纳空间形成密封空间，包括：
向所容纳封空间内输送压力介质，确定是否泄露，
若泄露，向靠近所述内套10中心位置的方向移动带有倾斜面的第一密封冲头和/或第二密封冲头，以压向所述内套10的内壁，直至不泄露，
若不泄露，则所述内套10与所述待成形筒坯9形成的容纳空间已密封完全。
本发明所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形方法与所述大直径薄壁筒形件流体压力成形装置相对于现有技术的优势相同，在此不再赘述。
实施例1
如图1和图2所示，其中图1为本发明实施例中大直径薄壁筒形件流体压力成形装置密封前的半剖视结构示意图，图2为本发明实施例中大直径薄壁筒形件流体压力成形装置密封后的半剖视结构示意图。
本实施例提供了一种大直径薄壁筒形件流体压力成形方法，基于所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，其中所述第一密封冲头带有增压结构5，所述第二密封冲头带有倾斜面，所述大直径薄壁筒形件流体压力成形方法包括如下步骤：
步骤S11、将带有第一密封结构8和第二密封结构12的内套10放置于待成形筒坯9的内部，形成容纳空间，并将第一输送件1连接于容纳空间，
步骤S12、将增压结构5安装在第一密封冲头本体3内的凹槽中，用密封件6密封，同时在增压结构5处连接第二输送件2；
步骤S2、将套装在一起的所述内套10和所述待成形筒坯9放到第二模具上，并将芯模11置于内套10的内部，同时第一模具7下行，使得所述第一模具7与所述第二模具合模；
步骤S31、使第一密封冲头和第二密封冲头向所述待成形筒坯9的内部移动至密封位置，并通过第二输送件2向所述第一密封冲头的增压结构5内填充液体介质，将密封压力提高到2Mpa；
步骤S32、通过第一输送件1向所述容纳空间内输送液体介质，确定所述容纳空间形成密封空间后，提高所述密封空间内液体介质的压力，直至所述待成形筒坯9贴靠所述第一模具7和所述第二模具，
其中向所述容纳空间内输送液体介质，确定所述容纳空间形成密封空间，包括：
向所述容纳空间内输送液体介质，确定是否漏液，
若第一密封冲头漏液，增加所述增压结构5内的液体介质压力，每次增加0.2Mpa，直至不漏液，若第二密封冲头漏液，向靠近所述内套10中心位置的方向移动第二密封冲头，每次移动0.1mm，以压向所述内套10的内壁，直至不漏液；
若不漏液，则所述内套10与所述待成形筒坯9形成的容纳空间已密封完全；
步骤S4、卸掉所述密封空间内液体介质的压力，同时卸掉增压结构5内的液体介质压力，第一密封冲头和第二密封冲头分别退出内套10，打开第一模具7与第二模具，取出所述待成形筒坯9，并将所述内套10剥离，得到筒形件。
本实施例中制得的薄壁筒形件材料为304不锈钢，待成形筒坯9的壁厚为2mm，两端外径1000mm，中间最大外径1100mm，高度900mm。
实施例2
如图3所示，图3为本实施例中大直径薄壁筒形件流体压力成形装置密封前的半剖视结构示意图。
本实施例提供了一种大直径薄壁筒形件流体压力成形方法，基于所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，其中所述第一密封冲头带有增压结构5，所述第二密封冲头带有倾斜面，所述大直径薄壁筒形件流体压力成形方法包括如下步骤：
步骤S11、将带有第一密封结构8和第二密封结构12的内套10放置于待成形筒坯9的内部，形成容纳空间，并将第一输送件1连接于容纳空间，
步骤S12、通过接线铜管19连接感应加热线圈15和感应加热器16，将外裹有保温石棉18的感应加热线圈15放到内套10的内部，然后将套装在一起的待成形筒坯9、内套10、保温石棉18及感应加热线圈15一起放到第二模具上，其中感应加热线圈15铜管外层套有陶瓷管，使感应加热线圈15和内套10绝缘；
步骤S13、将增压结构5安装在第一密封冲头本体3内的凹槽中，用密封件6密封，同时在增压结构5处连接第二输送件2；
步骤S2、第一模具7下行，使得所述第一模具7与所述第二模具合模；
步骤S31、使第一密封冲头和第二密封冲头向所述待成形筒坯9的内部移动，距离密封位置水平位移5mm处，打开感应加热器16开关，并通过所述热电偶监测所述待成形筒坯9的温度，待待成形筒坯9温度达到900℃时进行保温，使第一密封冲头和第二密封冲头继续向所述待成形筒坯9的内部移动至密封位置，并通过第二输送件2向所述第一密封冲头的增压结构5内填充气体介质，将密封压力提高到2Mpa；
步骤S32、通过第一输送件1向所述容纳空间内输送气体介质，确定所述容纳空间形成密封空间后，提高所述密封空间内气体介质的压力，直至所述待成形筒坯9贴靠所述第一模具7和所述第二模具，
其中向所述容纳空间内输送气体介质，确定所述容纳空间形成密封空间，包括：
向所述容纳空间内输送气体介质，确定是否漏气，
若第一密封冲头漏气，增加所述增压结构5内的气体介质压力，每次增加0.2Mpa，直至不漏气，若第二密封冲头漏气，向靠近所述内套10中心位置的方向移动第二密封冲头，每次移动0.1mm，以压向所述内套10的内壁，直至不漏气；
若不漏气，则所述内套10与所述待成形筒坯9形成的容纳空间已密封完全；
步骤S4、关闭感应加热器16，卸掉所述密封空间内气体的压力，同时卸掉增压结构5内的气体压力，第一密封冲头和第二密封冲头分别退出内套10，打开第一模具7与第二模具，取出所述待成形筒坯9，并将所述内套10剥离，得到筒形件。
本实施例中制得的薄壁筒形件材料为TA15钛合金，待成形筒坯9的壁厚为2mm，两端外径1000mm，中间最大外径1100mm，高度900mm。
虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，其特征在于，包括：
相互配合的第一模具(7)和第二模具，且所述第一模具(7)相对设置于所述第二模具的上方，所述第一模具(7)与所述第二模具之间适于放置待成形筒坯(9)；
内套(10)，所述内套(10)适于嵌设于所述待成形筒坯(9)的内部，且所述内套(10)外壁长度方向的两端分别设置第一密封结构(8)和第二密封结构(12)，所述第一密封结构(8)和所述第二密封结构(12)为紫铜圈，且所述第一密封结构(8)和所述第二密封结构(12)用于实现所述内套(10)与所述待成形筒坯(9)之间的密封，使所述内套(10)与所述待成形筒坯(9)之间形成密封空间，所述密封空间用于填充压力介质以向所述待成形筒坯(9)提供用于变形的压力；
第一密封冲头和第二密封冲头，所述第一密封冲头和第二密封冲头设置于所述第一模具(7)和所述第二模具之间，所述第一密封冲头和所述第二密封冲头相对设置于所述待成形筒坯(9)长度方向的两端，且所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头适于在外部作用下沿所述内套(10)的长度方向进入所述内套(10)的内部对所述第一密封结构(8)和/或所述第二密封结构(12)进行压力控制，所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头包括第一密封冲头本体(3)以及设置于所述第一密封冲头本体(3)内部的增压结构(5)，且所述增压结构(5)适于在外部压力的作用下发生变形以压向所述内套(10)的内壁；
与所述第一模具(7)配合连接的第一导向结构(4)，所述第一导向结构(4)与所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头的顶壁相连接，且所述第一模具(7)靠近所述第一导向结构(4)的端部设置配合凸台，所述配合凸台的顶壁适于与所述第一导向结构(4)的底壁配合连接。
2.根据权利要求1所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，其特征在于，所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头还包括设置于所述第一密封冲头本体(3)内部的凹槽以及用于密封所述凹槽的密封件(6)，且所述凹槽适于容纳所述增压结构(5)。
3.根据权利要求1或2所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，其特征在于，所述增压结构(5)的材料为弹性材料。
4.根据权利要求1所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，其特征在于，所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头包括相互连接的第二密封冲头本体(13)和冲头基座(14)，且所述第二密封冲头本体(13)的顶壁沿远离所述冲头基座(14)的方向设置倾斜面，所述倾斜面适于向所述内套(10)的内壁施加变形力。
5.根据权利要求1所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，其特征在于，还包括芯模(11)，所述芯模(11)设置于所述内套(10)的内部以支撑所述内套(10)。
6.根据权利要求1所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，其特征在于，还包括加热结构和测温结构(17)，所述加热结构与所述内套(10)的内壁相连接，所述测温结构(17)与所述待成形筒坯(9)的外壁相连接，且所述测温结构(17)用于监测所述待成形筒坯(9)的温度。
7.一种大直径薄壁筒形件流体压力成形方法，基于如权利要求1-6中任一项所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形装置，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、将带有第一密封结构(8)和第二密封结构(12)的内套(10)放置于待成形筒坯(9)的内部，形成容纳空间；
步骤S2、将套装在一起的所述内套(10)和所述待成形筒坯(9)放到第二模具上，同时第一模具(7)下行，使得所述第一模具(7)与所述第二模具合模；
步骤S3、向所述容纳空间内输送压力介质，确定所述容纳空间形成密封空间后，提高所述密封空间内压力介质的压力，直至所述待成形筒坯(9)贴靠所述第一模具(7)和所述第二模具；
步骤S4、卸掉所述密封空间内压力介质的压力，打开所述第一模具(7)与所述第二模具，取出所述待成形筒坯(9)，并将所述内套(10)剥离，得到筒形件。
8.根据权利要求7所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形方法，其特征在于，步骤S2还包括：
将加热结构与所述内套(10)的内壁相连接，将测温结构(17)与所述待成形筒坯(9)的外壁相连接，将所述加热结构、所述内套(10)和所述待成形筒坯(9)放到第二模具上，同时第一模具(7)下行，使得所述第一模具(7)与所述第二模具合模，打开所述加热结构，并通过所述测温结构(17)监测所述待成形筒坯(9)的温度。
9.根据权利要求7或8所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形方法，其特征在于，所述步骤S3中，向所述容纳空间内输送压力介质之前还包括：使第一密封冲头和/或第二密封冲头向所述待成形筒坯(9)的内部移动至密封位置，并向所述第一密封冲头和/或所述第二密封冲头内的增压结构(5)内填充压力介质。
10.根据权利要求9所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形方法，其特征在于，步骤S3中所述向所述容纳空间内输送压力介质，确定所述容纳空间形成密封空间，包括：
向所述容纳空间内输送压力介质，确定是否泄露，
若泄露，增加所述增压结构(5)内的压力介质压力，直至不泄露，
若不泄露，则所述内套(10)与所述待成形筒坯(9)形成的容纳空间已密封完全。
11.根据权利要求7或8所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形方法，其特征在于，所述步骤S3中，向所述容纳空间内输送压力介质之前还包括：使第一密封冲头和/或第二密封冲头向所述待成形筒坯(9)的内部移动至密封位置。
12.根据权利要求11所述的大直径薄壁筒形件流体压力成形方法，其特征在于，步骤S3中所述向所述容纳空间内输送压力介质，确定所述容纳空间形成密封空间，包括：
向所述容纳空间内输送压力介质，确定是否泄露，
若泄露，向靠近所述内套(10)中心位置的方向移动带有倾斜面的第一密封冲头和/或第二密封冲头，以压向所述内套(10)的内壁，直至不泄露，
若不泄露，则所述内套(10)与所述待成形筒坯(9)形成的容纳空间已密封完全。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AR203610A1 (es) * 1974-07-29 1975-09-22 Concast Inc Procedimiento para la deformacion de paredes de lingoteras de colada continua
WO2005092535A1 (de) * 2004-03-27 2005-10-06 Daimlerchrysler Ag Innenhochdruckumformvorrichtung
DE102016013989A1 (de) * 2016-11-23 2018-05-24 Wvl-Werkzeug- Und Vorrichtungsbau Lichtenstein Gmbh Verfahren und Werkzeug zur Umformung von Rohr-Fertigteilen mit aufgeweiteten maßvergrößerten Rohrabschnitten
CN110834047A (zh) * 2019-11-21 2020-02-25 大连理工大学 一种大尺寸薄壁管件气液混合流体内压成形方法及装置
CN111014416A (zh) * 2019-12-26 2020-04-17 哈尔滨工大海卓智能成形科技有限公司 一种内外约束式管材充液压制密封装置及方法
CN111195673A (zh) * 2020-01-13 2020-05-26 哈尔滨工业大学 一种变截面异形管件的充液压制成形装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5988225A (en) * 1994-04-15 1999-11-23 The Boeing Company Superplastic tubular part
JP4493733B2 (ja) * 1997-04-16 2010-06-30 コスマ インターナショナル インコーポレイテッド 高圧ハイドロフォーミングプレス
DE19957888C2 (de) * 1999-12-01 2002-11-14 Benteler Werke Ag Vorrichtung zum hydraulischen Hochdruckformen eines rohrförmigen Bauteils oder einer Platine
DE10016025B4 (de) * 2000-03-31 2005-06-16 Hde Solutions Gmbh Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern
US6305204B1 (en) * 2000-07-13 2001-10-23 The Boeing Company Bulge forming machine
CN101468373B (zh) * 2007-12-30 2011-11-23 哈尔滨理工大学 自加热式合金薄板超塑气胀成形模具
CN103071718B (zh) * 2013-02-20 2015-09-09 哈尔滨工业大学（威海） 一种薄壁环筋筒形件的整体成形工艺方法
CN103691796A (zh) * 2013-12-31 2014-04-02 一重集团大连设计研究院有限公司 一种大型内高压成形模具
CN104438539B (zh) * 2014-11-04 2017-02-22 贵州风雷航空军械有限责任公司 一种大型薄壁杯状金属的胀形装置
WO2018026022A1 (ja) * 2016-08-05 2018-02-08 株式会社昭和螺旋管製作所 液量調整機構を備えた金属ベローズ管の成形方法、及び、その成形装置
CZ2016574A3 (cs) * 2016-09-19 2018-03-28 Západočeská Univerzita V Plzni Způsob výroby dutých těles a zařízení k provádění tohoto způsobu
CN109719187B (zh) * 2019-02-03 2019-12-06 哈尔滨工业大学 一种非对称变径薄壁零件环向流动成形装置
CN110465575B (zh) * 2019-09-10 2021-01-29 哈尔滨工业大学 一种钛合金薄壁件热处理与气压成形一体化方法
CN111531031B (zh) * 2020-06-04 2021-04-09 南京航空航天大学 基于磁流变弹性体的复杂曲面构件成形装置及方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AR203610A1 (es) * 1974-07-29 1975-09-22 Concast Inc Procedimiento para la deformacion de paredes de lingoteras de colada continua
WO2005092535A1 (de) * 2004-03-27 2005-10-06 Daimlerchrysler Ag Innenhochdruckumformvorrichtung
DE102016013989A1 (de) * 2016-11-23 2018-05-24 Wvl-Werkzeug- Und Vorrichtungsbau Lichtenstein Gmbh Verfahren und Werkzeug zur Umformung von Rohr-Fertigteilen mit aufgeweiteten maßvergrößerten Rohrabschnitten
CN110834047A (zh) * 2019-11-21 2020-02-25 大连理工大学 一种大尺寸薄壁管件气液混合流体内压成形方法及装置
CN111014416A (zh) * 2019-12-26 2020-04-17 哈尔滨工大海卓智能成形科技有限公司 一种内外约束式管材充液压制密封装置及方法
CN111195673A (zh) * 2020-01-13 2020-05-26 哈尔滨工业大学 一种变截面异形管件的充液压制成形装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Caiyuan Lin等.Radial hydro-forging bending: A novel method to reduce the springback of AHSS tubular component.International Journal of Machine Tools and Manufacture.2020,第160卷全文. *

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