CN114632831A

CN114632831A - 一种多剪切变形弯曲成形装置及方法

Info

Publication number: CN114632831A
Application number: CN202210421745.XA
Authority: CN
Inventors: 喻俊荃; 邵祝涛; 朱传宝; 林建国
Original assignee: Kavis Intelligent Equipment Technology Shandong Co ltd
Current assignee: Kavis Intelligent Equipment Technology Shandong Co ltd
Priority date: 2022-04-21
Filing date: 2022-04-21
Publication date: 2022-06-17

Abstract

本发明公开了一种多剪切变形弯曲成形装置及方法，包括承压容器和施压单元，承压容器包括本体，在所述本体的中心位置设有一个出料口，在出料口的外圈设有三个与其连通的通道，三个通道位于同一平面，且互成120°；出料口的横截面的投影被三个通道的轴线的延长线三等分；出料口的中心轴线垂直于三个通道所在的平面，在每个通道内设置一个施压单元，所述的三个施压单元的运动速度可独立控制。

Description

一种多剪切变形弯曲成形装置及方法

技术领域

本发明涉及金属塑性成形领域，具体的，涉及一种实现多方向弯曲且具有多个剪切变形面的压力加工方法及装置。

背景技术

等通道和非等通道挤压技术可使材料在在转角通道内发生纯剪切变形，从而促进材料的晶粒细化和力学性能增强。单个挤压道次中，材料仅沿着一个剪切面发生剪切变形。对于容易产生各项异性的金属材料，等通道和非等通道挤压技术常常使得材料具有显著的各项异性，严重限制了材料的应用场景。

双向挤压技术可使材料在挤压的同时发生弯曲变形，但材料只能在一个平面内发生弯曲，弯曲方向无法在三维空间中改变。

在专利【202010120263.1】中公开了一种正-侧复合加压成型装置及方法，该正-侧向复合挤压技术可以获得弯曲的复合构件，但其弯曲方向也局限于一个平面。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种多剪切变形弯曲成形装置与方法，可获得多方向弯曲构件并在构件的截面上形成多个剪切面，并且剪切区呈120°对称分布，显著减少各向异性的问题，主要适用于构件的横截面的边数为3的倍数的多边形型材或管、棒材。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种多剪切变形弯曲成形装置，包括承压容器，所述的承压容器包括一个本体，在所述本体的中心位置设有一个出料口，在出料口的外圈设有三个通道，三个通道位于同一平面，且相互成120°；出料口的横截面的投影被三个通道的轴线的延长线三等分；出料口的中心轴线垂直于三个通道所在的平面，在每个通道内设置一个施压单元，所述的三个施压单元速度可独立控制。

第二方面，本发明实施例还提供了一种多剪切变形弯曲成形装置进行成形的方法，将原料放置于承压容器的三个通道中，三个施压单元分别以速度v₁，v₂和v₃对原料施加压力，使得材料从出料口中流出，从而获得弯曲构件；通过调控三个施压单元的速度，改变型材的弯曲方向和各个剪切区域的截面积。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

本发明的承压容器的中心位置设有一个出料口，在出料口的外圈设有三个通道，三个通道位于同一平面，且相互成120°；原材料从其中第一个通道流道出料口的过程中，流动方向发生90°旋转，这使得材料发生剪切变形，并在挤出型材的横截面上形成第一剪切区；同理，材料从第二个通道流道流出出料口的过程中，在挤出型材的横截面上形成第二剪切区，材料从第三个通道流道流出出料口的过程中，在挤出型材的横截面上形成第三剪切区；挤出型材横截面上形成三个剪切面，并且型材横截面的三个剪切区呈120°对称分布，因此有利于减小各项异性问题。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明提出的成形装置示意图；

图2是本发明提出的承压容器的结构示意图；

图3是v₁＞v₂＝v₃时成形获得的弯曲型材；

图4是v₂＞v₁＞v₃时成形获得的弯曲型材；

图5是挤出型材横截面上的三个剪切区域示意图；

图6是六边形口挤出型材的剪切区域示意图；

图7是圆形口挤出型材的剪切区域示意图；

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。1施压单元，2施压单元，3施压单元，4承压容器，4-001通道、4-002通道、4-003通道、4-004出料口、5原料，6弯曲构件。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种多剪切变形三维弯曲成形装置。

本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，本实施例提出了一种多剪切变形三维弯曲成形装置，包括施压单元1、施压单元2、施压单元3以及承压容器4，其中，承压容器4包括一个本体，在所述本体的中心位置设有一个出料口4-004，在出料口的外圈设有三个与出料口连通的通道，分别对应附图中的通道4-001、通道4-002、通道4-003；通道4-001、通道4-002、通道4-003位于同一平面，且三个通道的轴线之间相互成120°；且出料口4-004的中心轴线垂直于三个通道所在的平面。

进一步的，承压容器4的三个通道(通道4-001、通道4-002、通道4-003)用于放置原材料，在每个通道内安装一个施压单元，对应的在通道4-001内安装施压单元1，在通道4-002内安装施压单元2，在通道4-003内安装施压单元3，施压单元1、施压单元2、施压单元3分别用于对对应通道内的原材料施加一定的压力，使得原材料经过挤压后从出料口4-004出来，且三个施压单元施压的速度可以单独控制，即施压单元1、施压单元2、施压单元3的施压的速度可以单独控制，三个通道的施压的速度可以相同，也可以不同，本实施例通过控制三个施压单元的速度，可以在挤压后的型材横截面上形成不同的剪切区，进而有利于减小各项异性问题。

进一步的，本实施例中承压容器可以采用金属材料制作，也可以采用非金属材料制作，如图2所示，可以设计成类似于三角形的形状，在承压容器内加工出三个上述的通道，中心加工一个出料口；其中出料口的横截面形状可以是三角形，也可以是3的倍数的多边形，或者圆形、环形等形状，具体根据实际需要进行设计。

进一步的，本实施例中的施压单元1、施压单元2、施压单元3可以采用现有的推杆，推杆的端部设置与上述通道配合的推板，推杆的速度采用电机控制；当然不难理解的，上述的施压单元1、施压单元2、施压单元3还可以采用气缸、液压缸等驱动方式进行驱动。

利用上述的一种多剪切变形三维弯曲成形装置进行多剪切变形弯曲成形方法如下：

将原料5放置于承压容器4的三个通道中，施压单元1、施压单元2、施压单元3分别以速度v₁，v₂和v₃对原料5施加不同的压力，使得材料从出料口4-004中流出，从而获得弯曲构件6。

具体的，在成形过程中，当v₁＞v₂＝v₃时，从出料口流出的型材6沿着v₁方向发生弯曲，如图3所示；同理，在成形过程中，当v₂＞v₁＝v₃时，从出料口流出的型材沿着v₂方向发生弯曲。在成形过程中，当v₃＞v₁＝v₂时，从出料口流出的型材沿着v₃方向发生弯曲。

同样的，如图4所示，在成形过程中，当v₂＞v₁＞v₃时，所获得的弯曲型材在v₁所在通道与v₃所在通道之间且靠近v₃所在通道侧弯曲；当v₁＞v₂＞v₃时，所获得的弯曲型材在v₂所在通道与v₃所在通道之间且靠近v₃所在通道侧弯曲。

当v₃＞v₁＞v₂时，所获得的弯曲型材在v₁所在通道与v₂所在通道之间且靠近v₂所在通道侧弯曲；当v₁＞v₃＞v₂时，所获得的弯曲型材在v₃所在通道与v₂所在通道之间且靠近v₂所在通道侧弯曲。

在成形过程中，当v₃＞v₂＞v₁时，所获得的弯曲型材在v₂所在通道与v₁所在通道之间且靠近v₁所在通道侧弯曲；当v₂＞v₃＞v₁时，所获得的弯曲型材在v₃所在通道与v₁所在通道之间且靠近v₁所在通道侧弯曲。

总之，通过调控三个施压单元的速度，可以改变型材的弯曲方向；即通过调控v₁，v₂和v₃的速度，可以改变型材的弯曲方向。

如图5所示，原材料5从通道4-001流道出料口的过程中，流动方向发生90°旋转，这使得材料发生剪切变形，并在挤出型材6的横截面上形成剪切区①；同理，材料从通道4-002流道流出时，在型材的横截面上形成剪切区②，材料从通道4-003流道流出时，在型材的横截面上形成剪切区③。挤出型材横截面上形成三个剪切面，并且三个剪切区呈120°对称分布，有利于减小各项异性问题。

如图6和7所示，本发明主要适用于边数为3的倍数的多边形(如六边形)构件或者圆形、环形构件等，该类构件通过本发明的方法进行成形后形成3个呈120°对称分布的剪切区域，可最大程度的消除各项异性。

通过调控v₁，v₂和v₃的速度，可改变型材横截面上剪切区①、②、③的面积。

最后还需要说明的是，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种多剪切变形弯曲成形装置，其特征在于，包括承压容器和施压单元，所述的承压容器包括本体，在所述本体的中心位置设有一个出料口，在出料口的外圈设有三个与其连通的通道，三个通道位于同一平面，且互成120°；出料口的横截面的投影被三个通道的轴线的延长线三等分；出料口的中心轴线垂直于三个通道所在的平面，在每个通道内设置一个施压单元，所述的三个施压单元的运动速度可独立控制。

2.如权利要求1所述的多剪切变形弯曲成形装置，其特征在于，所述的施压单元为液压、气动或者电动控制装置。

3.如权利要求1所述的多剪切变形弯曲成形装置，其特征在于，所述的本体为金属壳体，在壳体内部形成有三个所述的通道，中心形成出料口；所述出料口的横截面形状为三角形、3的倍数的多边形、圆形或环形。

4.利用权利要求1-3任一所述的多剪切变形弯曲成形装置进行成形的方法，其特征在于，

将原料放置于承压容器的三个通道中，三个施压单元分别以速度v₁，v₂和v₃对原料施加压力，使得材料从出料口中流出，从而获得弯曲构件；通过调控三个施压单元的速度，改变型材的弯曲方向和各个剪切区域的截面积。

5.如权利要求4所述的多剪切变形弯曲成形装置进行成形的方法，其特征在于，在成形过程中，当v₁＞v₂＝v₃时，从出料口流出的型材沿着v₁方向发生弯曲。

6.如权利要求4所述的多剪切变形弯曲成形装置进行成形的方法，其特征在于，在成形过程中，当v₂＞v₁＝v₃时，从出料口流出的型材沿着v₂方向发生弯曲。

7.如权利要求4所述的多剪切变形弯曲成形装置进行成形的方法，其特征在于，在成形过程中，当v₃＞v₁＝v₂时，从出料口流出的型材沿着v₃方向发生弯曲。

8.如权利要求4所述的多剪切变形弯曲成形装置进行成形的方法，其特征在于，在成形过程中，当v₂＞v₁＞v₃时，所获得的弯曲型材在v₁所在通道与v₃所在通道之间且靠近v₃所在通道侧弯曲；当v₁＞v₂＞v₃时，所获得的弯曲型材在v₂所在通道与v₃所在通道之间且靠近v₃所在通道侧弯曲。

9.如权利要求4所述的多剪切变形弯曲成形装置进行成形的方法，其特征在于，在成形过程中，当v₃＞v₁＞v₂时，所获得的弯曲型材在v₁所在通道与v₂所在通道之间且靠近v₂所在通道侧弯曲；当v₁＞v₃＞v₂时，所获得的弯曲型材在v₃所在通道与v₂所在通道之间且靠近v₂所在通道侧弯曲。

10.如权利要求4所述的多剪切变形弯曲成形装置进行成形的方法，其特征在于，在成形过程中，当v₃＞v₂＞v₁时，所获得的弯曲型材在v₂所在通道与v₁所在通道之间且靠近v₁所在通道侧弯曲；当v₂＞v₃＞v₁时，所获得的弯曲型材在v₃所在通道与v₁所在通道之间且靠近v₁所在通道侧弯曲。