CN114178388A - 含局部特征金属管形件的低温电液成形装置及成形方法 - Google Patents
含局部特征金属管形件的低温电液成形装置及成形方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114178388A CN114178388A CN202111219840.3A CN202111219840A CN114178388A CN 114178388 A CN114178388 A CN 114178388A CN 202111219840 A CN202111219840 A CN 202111219840A CN 114178388 A CN114178388 A CN 114178388A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pipeline
- auxiliary cooling
- blank
- low
- cavity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 80
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 188
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 15
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
- B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
- B21D26/033—Deforming tubular bodies
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
- B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
- B21D26/033—Deforming tubular bodies
- B21D26/047—Mould construction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
- B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
- B21D26/06—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure by shock waves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
- B21D37/16—Heating or cooling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
本申请提供了一种含局部特征金属管形件的低温电液成形装置及成形方法,其解决了含局部特征金属管形件成形难度大的技术问题;包括管坯腔、脉冲大电流放电设备和低温液体介质容器,脉冲大电流放电设备连接有插入管坯腔的正电极、负电极,低温液体介质容器通过第一管道与管坯腔连通;管坯腔是由筒形模具、上模板和下模板围成的空间,筒形模具的内壁设有成型槽,筒形模具夹设在上模板、下模板之间。本申请广泛应用于含局部特征金属管形件塑性成形制造技术领域。
Description
技术领域
本申请涉及一种金属管形件成形装置,更具体地说,是涉及一种含局部特征金属管形件的低温电液成形装置及成形方法。
背景技术
随着我国科学技术的发展,各个领域对制造业的要求也在逐步提升。近些年来,含局部特征的管形件在航空航天、石油化工、船舶等领域得到了广泛应用。然而,工业上对管形件局部特征的要求也在变得更加复杂与多样化,并且对其成形质量的要求也在逐渐提高。
对于传统的冷加工技术,比如机械成形及液压成形,有时会因金属管坯常温下塑性差、回弹大、变形抗力大而造成管形件局部特征处出现破裂,或者在局部特征处无法贴模的现象,进而导致成形失败。为了解决上述问题,工艺上常通过升高初始管坯的变形温度来改善其成形能力。但是高温下的成形工艺通常会造成管坯的氧化,进而造成成形件的表面质量的降低。除此之外,较高的成形温度会使大量的位错发生回复,从而导致成形件的强度下降。因此,通过加热来提升管形件的成形能力具有较大的局限性。
对于传统的电液成形方式,其是依靠高速率特性改变成形件的应力分布,从而抑制工件的局部颈缩,继而提升材料的成形能力。虽然该种成形方法能够很大程度提升材料的成形能力,但对于局部特征极其复杂工件,其依旧无法避免局部特征处的应力集中现象,导致成形时管坯在局部特征处发生破裂,最终造成成形的失败。
发明内容
为解决上述问题,本申请采用的技术方案是:提供一种含局部特征金属管形件的低温电液成形装置,包括管坯腔、脉冲大电流放电设备和低温液体介质容器,脉冲大电流放电设备连接有插入管坯腔的正电极、负电极,低温液体介质容器通过第一管道与管坯腔连通;
管坯腔是由筒形模具、上模板和下模板围成的空间,筒形模具的内壁设有成型槽,筒形模具夹设在上模板、下模板之间。
优选地,管坯腔外侧设有环形辅助冷却腔,环形辅助冷却腔通过第二管道与低温液体介质容器连通;
环形辅助冷却腔是由辅助冷却筒、筒形模具、上模板和下模板围成的空间,辅助冷却筒夹设在上模板、下模板之间。
优选地,第二管路包括辅助冷却下管道、辅助冷却上管道,辅助冷却下管道与环形辅助冷却腔的底部连通,辅助冷却上管道与环形辅助冷却腔的上部连通;辅助冷却下管道上设有辅助冷却下管道阀、辅助冷却下管道泵。
优选地,第一管道包括坯料下冷却管道、坯料上冷却管道,坯料下冷却管道与管坯腔底部连通,坯料上冷却管道与管坯腔上部连通;坯料下冷却管道上设有坯料下冷却管道阀、坯料下冷却管道泵,坯料上冷却管道上设有坯料上冷却管道阀。
优选地,筒形模具由左瓣模、右瓣模拼接而成。
优选地,筒形模具的两端部均设有沿长度方向延伸形成的嵌入块,上模板、下模板均设有与之相对应的嵌入槽。
优选地,辅助冷却筒外包裹有保温套,正电极、负电极的外侧包裹有绝缘套。
优选地,管坯腔与上模板、下模板之间均设有密封垫,环形辅助冷却腔与上模板、下模板之间均设有密封圈。
优选地,筒形模具内设有温度传感器。
本发明还提供一种含局部特征金属管形件的低温电液成形方法,具体包括以下步骤:
步骤1:将左瓣模、右瓣模下端的嵌入部插入下模板的嵌入槽内,左瓣模、右瓣模拼接成筒形模具,将初始管坯置入筒形模具内;
步骤2:将辅助冷却筒套在筒形模具外,两者之间形成环形辅助冷却腔;将筒形模具上端的嵌入部插入上模板的嵌入槽内,并通过紧固件将上模板、下模板固定,初始管坯的两端分别与上模板、下模板紧密接触;
步骤3:将脉冲大电流放电设备的正电极、负电极分别置入初始管坯两端,并通过第一管道连通初始管坯内部、低温液体介质容器,形成循环回路;通过第二管道连通环形辅助冷却腔、低温液体介质容器,形成循环回路;
步骤4:导通第一管道、第二管道,将低温液体介质持续通入初始管坯内部、环形辅助冷却腔,待筒形模具中的温度传感器检测的数值达到设定参数且稳定时,关闭第一管道,打开脉冲大电流放电设备开关,进行含局部特征金属管形件的电液成形;
步骤5:放电完毕,第二管道停止将低温液体介质通入环形辅助冷却腔,将低温液体介质排出到低温液体介质容器中,拆卸模具,取出成形件。
本发明的有益效果,为含局部特征的金属管形件的成形提供了一种新的可行性思路。本发明初创性的将电液成形与低温成形结合起来,从高速率及低温两个方面来同时提高材料的成形能力,以实现常规成形方法难以完成的含复杂局部特征管形件的成形任务,并且能够保证较高的成形质量以及成形件强度。
本发明包括脉冲大电流放电设备、正负电极、低温液体介质循环设备、筒形模具、辅助冷却筒及保温套。通过低温液体介质循环装置持续将低温液体介质通入环形辅助冷却腔及初始管坯腔内,并通过保温套进行保温,待管坯冷却到所需温度且温度稳定后,关闭向初始管坯通入低温液体介质。通过正负电极放电,在初始管坯内的低温液体介质中产生高压气泡对含局部特征的管形件进行加工。本发明利用电液成形高速率特征改善成形过程应力分布,并通过降低管坯的变形温度来抑制管坯后续成形过程中位错的回复,从而大幅度提高成形管坯的成形能力,且保证后续成形件良好的力学性能及表面质量,继而解决传统工艺因金属成形能力不足、成形件表面质量差以及力学性能下降的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明结构示意图;
图2为波纹管的结构示意图;
图3为纯铜散热管的结构示意图。
图中符号说明:
1.上模板;2.紧固件;3.保温套;4.辅助冷却筒;5.上密封圈;6.左瓣模;7.辅助冷却上管道;8.坯料上冷却管道;9.坯料上冷却管道阀;10.绝缘套;11.正电极;12.上密封垫;13.温度传感器;14.右瓣模;15.管坯腔;16.初始管坯;17.下密封垫;18.负电极;19.坯料下冷却管道阀;20.坯料下冷却管道;21.坯料下冷却管道泵;22.低温液体介质容器;23.辅助冷却下管道泵;24.辅助冷却下管道;25.辅助冷却下管道阀;26.下密封圈;27.环形辅助冷却腔;28.下模板;29.脉冲大电流放电设备;30.嵌入块。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
需要说明的是,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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
现对本申请实施例提供的含局部特征金属管形件的低温电液成形装置及成形方法进行说明。
请参阅图1,为含局部特征金属管形件的低温电液成形装置的结构示意图。含局部特征金属管形件的低温电液成形装置,包括管坯腔15、脉冲大电流放电设备29和低温液体介质容器22,脉冲大电流放电设备29连接有插入管坯腔15的正电极11、负电极18,低温液体介质容器22通过第一管道与管坯腔15连通;
管坯腔15是由筒形模具、上模板1和下模板28围成的空间,筒形模具的内壁设有成型槽,筒形模具夹设在上模板1、下模板28之间。
具体地,筒形模具则利用其特定结构与上模板1、下模板28相对定位,上模板1、下模板28的外圈通过紧固件2连接定位,从而实现三者的固定连接。紧固件2可以是螺钉、螺栓等。
低温液体介质容器22用于输出、回收、制冷低温液体介质,装置及其内部工作原理为现有技术,在此不做展开说明。
更进一步地,特定结构是指,筒形模具的两端部均设有沿长度方向延伸形成的嵌入块30,上模板1、下模板28均设有与之相对应的嵌入槽。
嵌入块30和嵌入槽的配合,是为了对筒形模具进行定位。具体地,嵌入块30可以为筒状,也可以为柱状等。嵌入块30为柱状时,可以设有多个且均匀分布。
更进一步地,在本实施例中,筒形模具由左瓣模6、右瓣模14拼接而成,反应结束后,方便取出成形件。
更进一步地,在本实施例中,管坯腔15外侧设有环形辅助冷却腔27,环形辅助冷却腔27通过第二管道与低温液体介质容器22连通。
更进一步地,在本实施例中,环形辅助冷却腔27是由辅助冷却筒4、筒形模具、上模板1和下模板28围成的空间,辅助冷却筒4夹设在上模板1、下模板28之间。
上模板1、下模板28中部相对设有定位放置槽,定位放置槽与筒形模具、辅助冷却筒4的两端相对应,嵌入槽位于定位放置槽内。
更进一步地,在本实施例中,第一管道包括坯料下冷却管道20、坯料上冷却管道8,坯料下冷却管道20与管坯腔15底部连通,坯料上冷却管道8与管坯腔15上部连通;坯料下冷却管道20上设有坯料下冷却管道阀19、坯料下冷却管道泵21,坯料上冷却管道8上设有坯料上冷却管道阀9。坯料下冷却管道阀19、坯料上冷却管道阀9可以阻止低温液体介质的回流,并保证管坯腔15密闭性。
坯料下冷却管道20将低温液体介质容器22的低温液体介质排入管坯腔15,在上液过程中,坯料下冷却管道20、坯料上冷却管道8导通形成回路,起到循环冷却的作用,待温度达到设定且稳定时,坯料下冷却管道20、坯料上冷却管道8关闭,停止循环。当需要排出低温液体介质时,坯料下冷却管道泵21关闭,仅打开坯料下冷却管道阀19,低温液体介质从坯料下冷却管道20排出到低温液体介质容器22。
更进一步地,在本实施例中,第二管路包括辅助冷却下管道24、辅助冷却上管道7,辅助冷却下管道24与环形辅助冷却腔27的底部连通,辅助冷却上管道7与环形辅助冷却腔的上部连通;辅助冷却下管道24上设有辅助冷却下管道阀25、辅助冷却下管道泵23。辅助冷却下管道24将低温液体介质容器22的低温液体介质排入环形辅助冷却腔27,在整个准备及反应过程中,辅助冷却下管道24、辅助冷却上管道7始终导通形成回路,起到循环冷却的作用。辅助冷却下管道泵23用于向环形辅助冷却腔27通入低温液体介质,当需要排出低温液体介质时,辅助冷却下管道泵23关闭,仅打开辅助冷却下管道阀25,低温液体介质从辅助冷却下管道24排出到低温液体介质容器22。
更进一步地,在本实施例中,辅助冷却筒4外包裹有保温套3,阻止环形辅助冷却腔27、管坯腔15的低温液体介质与外界的热交换。正电极11、负电极18的外侧包裹有绝缘套10。
更进一步地,在本实施例中,管坯腔15与上模板1、下模板28之间均设有密封垫,分别是上密封垫12、下密封垫17。环形辅助冷却腔27与上模板1、下模板28之间均设有密封圈,分别是上密封圈5、下密封圈26。确保管坯腔15、环形辅助冷却腔27的密封性,减少与外界的热交换。
更进一步地,在本实施例中,筒形模具内设有温度传感器13,为了检测的准确性,本实施例在筒形模具靠近管坯腔15的上下两端均设有温度传感器13。温度传感器13靠近管坯,进一步确保检测数据的准确性。
本发明还提供一种含局部特征金属管形件的低温电液成形方法,具体包括以下步骤:
步骤1:将左瓣模6、右瓣模14下端的嵌入部插入下模板28的嵌入槽内,左瓣模6、右瓣模14拼接成筒形模具,将初始管坯16置入筒形模具内;
步骤2:将辅助冷却筒4套在筒形模具外,两者之间形成环形辅助冷却腔27,将筒形模具上端的嵌入部插入上模板1的嵌入槽内,并通过紧固件2将上模板1、下模板28固定,初始管坯16的两端分别与上模板1、下模板28紧密接触;具体地,初始管坯16与上模板1、下模板28之间可以设置密封垫,即上密封垫12、下密封垫17,确保密封性。
步骤3:将脉冲大电流放电设备29的正电极11、负电极18分别置入初始管坯16两端,并通过第一管道连通初始管坯16内部、低温液体介质容器22,形成循环回路;通过第二管道连通环形辅助冷却腔27、低温液体介质容器22,形成循环回路;
步骤4:导通第一管道、第二管道,将低温液体介质持续通入初始管坯16内部、环形辅助冷却腔27,待筒形模具中的温度传感器13检测的数值达到设定参数且稳定时,关闭第一管道,即关闭坯料下冷却管道阀19、坯料下冷却管道泵21、冷却管道阀,停止初始管坯16内部的低温液体介质循环;打开脉冲大电流放电设备29开关,进行含局部特征金属管形件的电液成形;
步骤5:放电完毕,第二管道停止将低温液体介质通入环形辅助冷却腔27,将低温液体介质排出到低温液体介质容器22中,拆卸模具,取出成形件。
具体地,第一管道包括与坯料下冷却管道20、坯料上冷却管道8,坯料下冷却管道20与初始管坯16内部的底部连通,坯料上冷却管道8与初始管坯16内部上部连通;坯料下冷却管道20上设有坯料下冷却管道阀19、坯料下冷却管道泵21,坯料上冷却管道8上设有坯料上冷却管道阀9。坯料下冷却管道阀19、坯料上冷却管道阀9可以阻止低温液体介质的回流,并保证管坯腔15密闭性。
坯料上冷却管道阀9、坯料下冷却管道阀19打开,坯料下冷却管道20通过坯料下冷却管道泵21将低温液体介质容器22的低温液体介质排入初始管坯16内部,在上液过程中,坯料下冷却管道20、坯料上冷却管道8导通形成回路,起到循环冷却的作用;待温度达到设定且稳定时,坯料上冷却管道阀9、坯料下冷却管道阀19关闭,坯料下冷却管道20、坯料上冷却管道8不导通,停止循环。当需要排出低温液体介质时,坯料下冷却管道泵21关闭,仅打开坯料下冷却管道阀19,低温液体介质从坯料下冷却管道20排出到低温液体介质容器22。
具体地,第二管路包括辅助冷却下管道24、辅助冷却上管道7,辅助冷却下管道24与环形辅助冷却腔27的底部连通,辅助冷却上管道7与环形辅助冷却腔的上部连通;辅助冷却下管道24上设有辅助冷却下管道阀25、辅助冷却下管道泵23。辅助冷却下管道24将低温液体介质容器22的低温液体介质排入环形辅助冷却腔27,在整个准备及反应过程中,辅助冷却下管道24、辅助冷却上管道7始终导通形成回路,起到循环冷却的作用。辅助冷却下管道泵23用于向环形辅助冷却腔27通入低温液体介质,当需要排出低温液体介质时,辅助冷却下管道泵23关闭,仅打开辅助冷却下管道阀25,低温液体介质从辅助冷却下管道24排出到低温液体介质容器22。
更进一步地,辅助冷却筒4外包裹有保温套3,阻止环形辅助冷却腔27、管坯腔15的低温液体介质与外界的热交换。正电极11、负电极18的外侧包裹有绝缘套10。
本实施例中,脉冲大电流放电设备29、各阀、泵、温度传感器13以及低温液体介质容器22均与控制装置连接,由控制装置控制各部件的动作,此部分为现有技术,在此不做展开说明。
本发明将电液高速成形的优势与低温成形的优势相结合,大幅提高了金属管形件的成形能力,从而解决传统成形工艺(室温成形、机械成形)因初始管坯16成形能力不足而导致无法对含复杂局部特征管形件进行成形的问题。本发明采用的低温成形,其可以有效降低成形过程中位错的回复进而保证成形后件的强度,而且不会造成表面产生氧化皮,因此相较高温成形而言,在保证成形件尺寸及形状精度的同时,还能够保证成形后件的表面质量以及强度。
针对低温电液成形而言,由于电液成形对模具要求的局限性,坯料的冷却成为至关重要的一环。由于所采用的是低温液体介质,其很容易与外界发生热交换,进而削弱低温液体介质的冷却能力,最后导致冷却时间延长,冷却温度达不到等问题。本发明装置在能够实现上述含局部特征管形件低温电液成形的同时,能够有效解决该问题。这是由于所采用的低温液体介质循环设备能够实现成形前期低温液体介质对初始管坯16的循环冷却,进而提升冷却效率,再加上外侧的环形辅助冷却腔27及保温套3能够有效阻碍外来热源的进入,因此所需坯料冷却时间可以大幅下降,而且冷却温度也较为稳定。
除此之外,本发明模具结构相对简易,能够节省模具加工成本与成形过程模具拆卸时间,从而提高零件的加工效率。而且本发明方法步骤简洁,能够大幅减少成形时间,从而进一步提高零件的加工效率。本发明所采用的低温液体介质循环装置可以实现对低温液体介质的循环利用,而这些低温液体介质,如液氮等价格较为昂贵,因此本发明可以大幅度降低工艺成本。
具体实施例一:
对于波纹管的成形,请参阅图2,为波纹管的结构示意图。若成形的波纹管外径为D,内径为d,则波深系数k=D/d。波深系数是影响波纹管成形难度的重要参数,波纹管的成形难度会随k的增加而增加。当k=1.3~1.5时,此时的波纹管称为浅波纹管,波纹管成形比较容易,传统的液压成形即可完成,但是对于深波纹管,也即是当k大于1.5时,传统的液压成形工艺是很难实现成形的。
对于本实施例而言,所采用的材料为5A03铝合金,波纹管种类为U形波纹管,成形后波纹管长度120mm,波纹管外径60mm,内径30mm,壁厚1mm,波纹高度8mm,外波纹半径D为5mm,内波纹半径d为2mm,在管件中间区域均匀分布5个波纹。由于该波纹管波深系数为2,大于1.5,因此为深波纹管,传统的液压成形方法无法实现这种波纹管的成形。
采用本发明成形方法时,成形过程所采用的低温液体介质为液氮,放电电压为15kV,电容为800μF,能够成形。同时,使初始管坯16的成形能力得到大幅提高,而且能够保证较好的表面质量与工件的强度,强度提升20%左右。
具体实施例二:
对于纯铜散热管的成形,请参阅图3,为纯铜散热管的结构示意图。为了增加管道的散热能力,工程上常通过增加管的表面积来实现。而表面积的增加通常通过阵列局部特征来实现。然而当阵列较为密集时,尤其对于较薄的管而言,传统的成形工艺,如液压成形,软膜成形等将无法实现。
对于本实施例而言,所采用的材料为纯铜管件,管长100mm,管坯外直径20mm,管坯厚度为500μm,局部外突起为半球壳,球壳外直径4mm。局部特征分布为周向均布12个,纵向两球壳中心之间距离为5mm。对于这种薄板局部密集阵列特征管,传统成形方法,如机械冲压,或液压成形会造成局部阵列成形不完全,或者在局部阵列凸起处发生破裂。
采用本发明成形方法时,成形过程所采用的低温液体介质为液氮,放电电压为8kV,电容为800μF,能够成形。
本发明可以利用电液成形的高速率特征大幅度削弱成形过程中应力的不均匀分布,并通过低温抑制位错的回复,从而提示管的成形能力,实现该种散热管的成形。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种含局部特征金属管形件的低温电液成形装置,其特征在于:包括管坯腔、脉冲大电流放电设备和低温液体介质容器,所述脉冲大电流放电设备连接有插入所述管坯腔的正电极、负电极,低温液体介质容器通过第一管道与管坯腔连通;
管坯腔是由筒形模具、上模板和下模板围成的空间,所述筒形模具的内壁设有成型槽,所述筒形模具夹设在所述上模板、下模板之间。
2.如权利要求1所述的含局部特征金属管形件的低温电液成形装置,其特征在于:所述管坯腔外侧设有环形辅助冷却腔,所述环形辅助冷却腔通过第二管道与所述低温液体介质容器连通;
所述环形辅助冷却腔是由辅助冷却筒、所述筒形模具、上模板和下模板围成的空间,所述辅助冷却筒夹设在所述上模板、下模板之间。
3.如权利要求2所述的含局部特征金属管形件的低温电液成形装置,其特征在于:所述第二管路包括辅助冷却下管道、辅助冷却上管道,所述辅助冷却下管道与所述环形辅助冷却腔的底部连通,所述辅助冷却上管道与所述环形辅助冷却腔的上部连通;所述辅助冷却下管道上设有辅助冷却下管道阀、辅助冷却下管道泵。
4.如权利要求2或3所述的含局部特征金属管形件的低温电液成形装置,其特征在于:所述第一管道包括坯料下冷却管道、坯料上冷却管道,所述坯料下冷却管道与所述管坯腔底部连通,所述坯料上冷却管道与所述管坯腔上部连通;所述坯料下冷却管道上设有坯料下冷却管道阀、坯料下冷却管道泵,所述坯料上冷却管道上设有坯料上冷却管道阀。
5.如权利要求1所述的含局部特征金属管形件的低温电液成形装置,其特征在于:所述筒形模具由左瓣模、右瓣模拼接而成。
6.如权利要求1所述的含局部特征金属管形件的低温电液成形装置,其特征在于:所述筒形模具的两端部均设有沿长度方向延伸形成的嵌入块,所述上模板、下模板均设有与之相对应的嵌入槽。
7.如权利要求2所述的含局部特征金属管形件的低温电液成形装置,其特征在于:所述辅助冷却筒外包裹有保温套,正电极、负电极的外侧包裹有绝缘套。
8.如权利要求2所述的含局部特征金属管形件的低温电液成形装置,其特征在于:所述管坯腔与所述上模板、下模板之间均设有密封垫,所述环形辅助冷却腔与所述上模板、下模板之间均设有密封圈。
9.如权利要求1所述的含局部特征金属管形件的低温电液成形装置,其特征在于:所述筒形模具内设有温度传感器。
10.一种含局部特征金属管形件的低温电液成形方法,其特征在于:具体包括以下步骤:
步骤1:将左瓣模、右瓣模下端的嵌入部插入下模板的嵌入槽内,所述左瓣模、右瓣模拼接成筒形模具,将初始管坯置入所述筒形模具内;
步骤2:将辅助冷却筒套在所述筒形模具外,两者之间形成环形辅助冷却腔;将所述筒形模具上端的嵌入部插入所述上模板的嵌入槽内,并通过紧固件将所述上模板、下模板固定,所述初始管坯的两端分别与所述上模板、下模板紧密接触;
步骤3:将脉冲大电流放电设备的正电极、负电极分别置入所述初始管坯两端,并通过第一管道连通所述初始管坯内部、低温液体介质容器,形成循环回路;通过第二管道连通所述环形辅助冷却腔、低温液体介质容器,形成循环回路;
步骤4:导通所述第一管道、第二管道,将低温液体介质持续通入所述初始管坯内部、环形辅助冷却腔,待所述筒形模具中的温度传感器检测的数值达到设定参数且稳定时,关闭第一管道,打开脉冲大电流放电设备开关,进行含局部特征金属管形件的电液成形;
步骤5:放电完毕,第二管道停止将低温液体介质通入环形辅助冷却腔,将低温液体介质排出到低温液体介质容器中,拆卸模具,取出成形件。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111219840.3A CN114178388A (zh) | 2021-10-20 | 2021-10-20 | 含局部特征金属管形件的低温电液成形装置及成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111219840.3A CN114178388A (zh) | 2021-10-20 | 2021-10-20 | 含局部特征金属管形件的低温电液成形装置及成形方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114178388A true CN114178388A (zh) | 2022-03-15 |
Family
ID=80539504
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111219840.3A Pending CN114178388A (zh) | 2021-10-20 | 2021-10-20 | 含局部特征金属管形件的低温电液成形装置及成形方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114178388A (zh) |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020094533A1 (en) * | 2000-10-10 | 2002-07-18 | Hess Robert A. | Apparatus for assay, synthesis and storage, and methods of manufacture, use, and manipulation thereof |
CN1812857A (zh) * | 2003-07-03 | 2006-08-02 | 精工爱普生株式会社 | 用于制造液体喷射头的冲模的制造方法和用于其的材料块 |
CN106238552A (zh) * | 2016-09-09 | 2016-12-21 | 中国科学院金属研究所 | 高能率脉动冲击液压成形方法 |
CN107866491A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-04-03 | 哈尔滨工业大学 | 一种铝合金板类构件冷冻成形方法 |
CN109500195A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-03-22 | 大连理工大学 | 一种铝合金异形管件超低温介质压力成形方法 |
CN110000269A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-07-12 | 哈尔滨工业大学 | 一种管材局部特征电液成形装置及其成形方法 |
CN111069395A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-28 | 哈尔滨工业大学 | 电脉冲触发含能材料的金属管件精密成形装置及成形方法 |
CN111940583A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-11-17 | 大连理工大学 | 一种铝合金薄壁曲面件超低温拉深成形方法 |
CN112588931A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-04-02 | 大连理工大学 | 一种复杂形状曲面件超低温介质压力成形方法 |
US20210187579A1 (en) * | 2019-12-18 | 2021-06-24 | Harbin Institute Of Technology | Device and method for forming metal plate by using high-energy electric pulse to drive energetic materials |
CN113042598A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-06-29 | 大连理工大学 | 局部小特征、金属薄壁件、金属薄壁管件成形装置及方法 |
-
2021
- 2021-10-20 CN CN202111219840.3A patent/CN114178388A/zh active Pending
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020094533A1 (en) * | 2000-10-10 | 2002-07-18 | Hess Robert A. | Apparatus for assay, synthesis and storage, and methods of manufacture, use, and manipulation thereof |
CN1812857A (zh) * | 2003-07-03 | 2006-08-02 | 精工爱普生株式会社 | 用于制造液体喷射头的冲模的制造方法和用于其的材料块 |
CN106238552A (zh) * | 2016-09-09 | 2016-12-21 | 中国科学院金属研究所 | 高能率脉动冲击液压成形方法 |
CN107866491A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-04-03 | 哈尔滨工业大学 | 一种铝合金板类构件冷冻成形方法 |
CN109500195A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-03-22 | 大连理工大学 | 一种铝合金异形管件超低温介质压力成形方法 |
CN110000269A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-07-12 | 哈尔滨工业大学 | 一种管材局部特征电液成形装置及其成形方法 |
CN111069395A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-28 | 哈尔滨工业大学 | 电脉冲触发含能材料的金属管件精密成形装置及成形方法 |
US20210187579A1 (en) * | 2019-12-18 | 2021-06-24 | Harbin Institute Of Technology | Device and method for forming metal plate by using high-energy electric pulse to drive energetic materials |
CN111940583A (zh) * | 2020-07-15 | 2020-11-17 | 大连理工大学 | 一种铝合金薄壁曲面件超低温拉深成形方法 |
CN112588931A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-04-02 | 大连理工大学 | 一种复杂形状曲面件超低温介质压力成形方法 |
CN113042598A (zh) * | 2021-03-24 | 2021-06-29 | 大连理工大学 | 局部小特征、金属薄壁件、金属薄壁管件成形装置及方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
韩英淳等: "《简明冲压工艺与模具设计手册》", vol. 1, 上海科学技术出版社, pages: 285 - 286 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108326159B (zh) | 一种大尺寸铝合金拼焊板类构件冷冻成形方法 | |
CN101453859B (zh) | 回路式热管散热装置及其制作方法 | |
CN110587233B (zh) | 一种用于制造多层金属密封垫片的液压成形方法 | |
CN111633103B (zh) | 一种电液-电磁复合成形系统及成形方法 | |
CN109482703B (zh) | 一种大截面差钛合金管件差温气压成形方法及装置 | |
CN106183220B (zh) | 一种双金属复合管热胀形-冷缩结合生产方法 | |
CN204592845U (zh) | 固态储氢装置 | |
CN114178388A (zh) | 含局部特征金属管形件的低温电液成形装置及成形方法 | |
CN115979027A (zh) | 一种高温钛合金微通道换热器及其焊接工艺 | |
JP2009113058A (ja) | オーステナイト系ステンレス製角筒容器の成形方法、成形装置及び角筒容器 | |
CN110560546A (zh) | 一种大尺寸薄壁管件成形模具的加热装置及分区控温方法 | |
US11413672B2 (en) | Apparatus and method for forming large-scale thin-walled ring shell by hot-press bending with internal gas pressure | |
CN114160655A (zh) | 一种含阵列特征的金属薄板低温电液成形装置及方法 | |
CN220805139U (zh) | 一种铝合金管件热气胀成形模具 | |
CN210862335U (zh) | 用于80k低温的带观察视窗的换热器 | |
CN109967590B (zh) | 一种钛合金u型波纹管差温连续成形方法 | |
CN108507238B (zh) | 蒸发器及其在热泵机组中的应用 | |
CN211012615U (zh) | 一种具有热膨胀伸长保护的换热器件 | |
CN216106012U (zh) | 一种水冷式陶瓷介质臭氧发生管 | |
CN202752411U (zh) | 一种大口径一倍弯头推制设备 | |
CN205425922U (zh) | 一种冷热分流的多管程节能蓄热器 | |
CN105598249B (zh) | 一种获得高外翻边空心管件的方法及管件 | |
CN114713699B (zh) | 一种基于脉冲电流辅助的金属双极板气胀成形装置及工艺 | |
CN217418766U (zh) | 控制薄壁筒形构件热处理过程变形的装置 | |
CN211573474U (zh) | 用于生产钻井液用页岩抑制剂的滤失装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |