CN106862361A - 一种超径变轻量化内高压成形工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超径变轻量化内高压成形工艺,是通过将多根不同管径的管件进行端口加工后焊接在一起，在端口加工的过程中，多根管件进行了缩径或扩径操作，与内高压成形工艺相比，缩径或扩径的径变量要远大于内高压成形工艺，随后对这些管件进行焊接使其连接成一体，再将焊接后的管件放置到内高压模具后进行成形，由此大大提高了内高压成形工艺管件的径变量，同时也提高了材料利用率。

Description

一种超径变轻量化内高压成形工艺

技术领域

本发明涉及一种超径变轻量化内高压成形工艺，是通过将多根不同管径的管件进行端口加工后焊接在一起，在端口加工的过程中，多根管件进行了缩径或扩径操作，与内高压成形工艺相比，缩径或扩径的径变量要远大于内高压成形工艺，随后对这些管件进行焊接使其连接成一体，再将焊接后的管件放置到内高压模具后进行成形，由此大大提高了内高压成形工艺管件的径变量，同时也提高了材料利用率。

背景技术

在汽车零部件的生产过程中，对于异型管的加工经常会使用到内高压成形工艺，现有技术中的内高压成形工艺可以参考申请人在专利号为201310331382.1的中国发明专利中和专利号为201610103783.5的中国发明专利中公开的内高压成形设备和具体的成形工艺。

但现有的内高压成形工艺中，存在着管件径变量不宜过大的问题，这是由于管件的形变量是由极限值的，当管件在局部区域形变量超过该极限值时，会导致管件发生破裂,内部液体流出，压力外泄，使得成形失败。故想要制造大径变量的工件，一般是先在冲压机上进行预成形冲压，然后再将冲压后的管件放置到内高压成形设备中进行加工，但是这种方式一方面步骤繁琐，另一方面冲压成型的成形质量要远低于内高压成形。

针对于此，哈尔滨工业大学在专利号为201610825458.x的中国发明专利中公开了一种大截面差异形截面管件胀压复合成形方法，它涉及一种大截面差异形截面管状零件的成形方法，该方法主要步骤是：步骤一、确定待成形的大截面差异形截面管件上若干横截面的周长及等效直径，确定胀压复合成形模具的结构及侧向挤压模具的内型腔尺寸和初始位置；步骤二、截取具有一定长度的等直径圆截面管坯，放入到胀压复合成形模具中；步骤三、通过压力介质入口向等直径圆截面管坯内部充入具有一定压力的压力介质，胀形获得变直径圆截面管坯；步骤四、驱动侧向挤压模具对变直径圆截面管坯进行挤压，得到大截面差异形截面管件；步骤五、卸除压力，打开胀压复合成形模具后取出成形好的管件。

但是，上述专利中的工件变径工艺需要预先在管件的外壁上开设压力介质入口，在注入压力介质后再通过侧向挤压模具对管件进行挤压，这一方面由于在管件外壁上开设了入口，会导致管件入口附近的管壁会脆化，另一方面还需要外设挤压模具，导致成本的增加。

另外，在专利号为201610190025.1的中国发明专利中也公开了一种内高压成型管件的变径预成型工艺，以管径为d0的管坯为加工基材，d0介于成品管件的最大管径d1和最小管径d2之间，按照成品要求，对管坯的相应部位分别进行减径或扩径操作使达到相应的管径，所述减径是采用模具挤压的方式完成，所述扩径是采用模具内高压扩径的方式完成。本发明另提供内高压成型管件的变径预成型减径设备，包括基座，设置在基座上的夹持机构，所述夹持机构上安装有减径模具用于给管坯的局部减径。本发明以管径介于目标最大管径和最小管径的管坯为加工基材，能够减小内高压扩径难度，提高成品率。

但是，上述专利中公开的内高压成型管件的变径预成型工艺，是通过外设的模具对管坯的中部进行扩径或缩径，在保证管件不发生破裂的前提下，其扩径和缩径的幅度其实也相当有限，而且根据其实施例中的详细介绍，该专利的减径操作实质上是通过减径模具由四周向中心硬挤压，和传统的冲压成型也没有实质区别，最终的成形质量不高。

综上所示，现有技术中的变径工艺，都需要外设模具和工具，成形工艺复杂，且它们扩径位置附近的管件相等，同一管径管件受到材料本身延伸率限制，管径变化有限无法满足更大的径变要求。

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能在不增加成本的前提下快捷高效地改变径变量的超径变轻量化内高压成形工艺。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种超径变轻量化内高压成形工艺,包括了如下步骤：

一、选取两根管径不同的管件，其中一根管件的端口直径为d1,另一根管件的端口直径为d2，在初始状态下，d2>d1；

二、对两根管件的端口进行缩径或扩径的加工，使得两根管件的端口直径d2=d1；

三、将两根管件放置到摩擦焊设备中，并使得两根管件的端口正对；

四、启动摩擦焊设备，使得两根管件的端部通过摩擦焊的方式焊接在一起；

五、将焊接后的两根管件放置到内高压模具中，并通过夹具将其固定在模腔中；

六、将内高压模具进行合模操作；

七、启动内高压模具两端的液压缸，由液压缸驱动堵头将焊接后管件的两端密封住；

八、启动增压泵，向管件的内部注水加压，同时驱动堵头继续向模腔内进给，管件在内部液压的作用下向外膨胀，直至与模腔的内壁贴合；

九、分模，将成形后的管件取出。

作为本发明的优选，在步骤五之前，可以多次重复步骤一至四，将多根管件的管端焊接在一起。

作为本发明的改进，在步骤四中，所述摩擦焊设备包括了基座，在所述基座上支承着安装座和滑轨，在滑轨上滑动连接着滑移座，两根不同的管件分别固定在所述的安装座和滑移座上，并且滑移座能相对于所述安装座靠拢或分离。

作为本发明的进一步改进，在安装座上设置着驱动机构，由驱动机构驱动管件在安装座上快速转动。

作为本发明的具体技术方案，在步骤三和步骤四之间可以对两根管件的管端进行磨平加工。

与现有技术相比，本发明的优点在于：由于是在管件的端部进行扩径或缩径，就不再需要借助其他专门的在管件中部进行扩径或缩径的工具、模具，只需要在传统的扩口机、缩口机中进行即可，并且对于管端的扩径、缩径由于可以在管端***芯棒，使得其变径幅度要远大于在管件中段进行扩径、缩径，另外采用摩擦焊工艺将两根管件的管端拼焊在一起，使得两者可以实现无缝连接，相较于传统的焊料焊接的方式，密封性更强，韧性也更强。

附图说明

图1为本发明实施例中摩擦焊设备的结构示意图；

图2为本发明实施例中内高压模具的结构示意图。

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和图2所示，本实施例为一种超径变轻量化内高压成形工艺,包括了如下步骤：

一、选取两根管径不同的管件，每一根管件均具有两个端口，设置其中一根管件的一端端口直径为d1，另一根管件的一端端口直径为d2，并且在初始状态下，d2>d1，这里所指的初始状态，是指两根管件的端口都没有进行过扩径或缩径的加工，处于原始端口直径的状态。

二、对上述的两根管件的端口进行缩径或扩径的加工，使得两根管件的端口直径d2=d1；具体的来说，可以根据实际的需求，将单独一根管件的端口进行扩径或缩径，也可以同时对两根管件的其中一根端口进行缩径，另一根的端口进行扩径，使得两根管件的端口直径在加工后达到一致。对管件的端口进行扩径或缩径是在扩口机或缩口机中进行的，扩口机和缩口机均为现有技术中的常用设备。

三、将两根管件放置到摩擦焊设备中，并使得两根管件的端口正对；这里具体介绍下摩擦焊设备，本实施例的摩擦焊设备包括了基座1，在基座的顶面上支承着安装座2和滑轨3，在滑轨上滑动连接着滑移座31，两根不同的管件分别固定在安装座和滑移座（在滑移座上设置了用于固定管件的第一夹具）上，并且滑移座能在外部驱动电机或者液压缸的作用下在滑轨上做相对于安装座相互靠拢或分离的滑动。在安装座上设置了驱动机构，该驱动机构能驱动管件在安装座上快速转动。所述驱动机构包括了励磁线圈4和驱动磁铁5，具体的，在安装座上开设了用于固定管件的安装孔，驱动磁铁固定在安装孔的孔底，励磁线圈固定在安装孔的孔壁上，且整个励磁线圈是环绕在驱动磁铁的外圈，两者之间形成了间隙，当励磁线圈通电后，可以利用电磁感应带动驱动磁铁转动（类似于电机的定子、转子工作原理），驱动磁铁的前端延伸在安装孔外并固定着第一夹具6，在第一夹具上固定着前述的管件，当励磁线圈带动驱动磁铁正转或反转时（通过改变电流方向即可实现），能带动第一夹具快速转动，进而带动管件转动。

四、启动摩擦焊设备，驱动安装座上的管件快速转动，同时驱动滑移座朝向安装座滑动，使得两根管件的端口相互接触，由于安装座上的管件在快速转动，故两根管件在接触时会产生剧烈的摩擦，使得管件的端口区域温度迅速上升，进而使得管件的端口区域软化，两根管件的端口相互粘合在一起，随后滑移座停止滑动，安装座上的管件也停止转动，对两根管件进行一定时间的冷却处理，具体冷却时间以两根管件的端口温度恢复到常温为止，此时两根管件的端口已经连接成一体；

接着，如果实际工作还需要多根管件相连，则将两根管件的另一端分别通过上述的方式与其他管件的端口采用摩擦焊相连，如果实际工作只需要两根管件相连即可，则将焊接后的管件放置到内高压模具中；

五、将焊接成一体的管件放置到内高压模具7中，并通过第二夹具71将其固定在模腔中；

六、将内高压模具进行合模操作；

七、启动内高压模具两端的侧向液压缸8，由侧向液压缸驱动堵头9将焊接后管件的两端密封住；

八、启动增压泵10，增压泵（增压泵，顾名思义就是用来增压的泵，为市购的标准件）连接着外部水源，由增压泵抽取外部水源中的水并向管件的内部注水加压，同时驱动堵头继续向模腔内进给，管件在内部液压的作用下向外膨胀，直至与模腔的内壁贴合；这里需要说明的是，如图2所示，在堵头的位于内高压模具外的部分上开设着进液孔91，在堵头的端部开设着出液孔92，在堵头的内部设置着连通进液孔和出液孔的流道93，增压泵通过水管连接着进液孔，可以将水注入流道，再从出液孔中注入到管件的内部，当管件的内部充满液体后，可以通过继续注水来增加内部的液压，使得管件的管壁在液压的作用下向外膨胀，直至与模腔的内壁贴合。模腔的内壁被设计成所需产品的尺寸，当管件膨胀至与模腔内壁贴合时，也就实现了所需产品的管形要求。

九、分模，即打开内高压模具，将成形后的管件取出。

终上所述，上述工艺的优点在于：由于是在管件的端部进行扩径或缩径，就不再需要借助其他专门的在管件中部进行扩径或缩径的工具、模具，只需要在传统的扩口机、缩口机中进行即可，并且对于管端的扩径、缩径由于可以在管端***芯棒，使得其变径幅度要远大于在管件中段进行扩径、缩径，另外采用摩擦焊工艺将两根管件的管端拼焊在一起，使得两者可以实现无缝连接，相较于传统的焊料焊接的方式，密封性更强，韧性也更强。

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 (5)

1.一种超径变轻量化内高压成形工艺,包括了如下步骤：

一、选取两根管径不同的管件，其中一根管件的端口直径为d1,另一根管件的端口直径为d2，在初始状态下，d2>d1；

二、对两根管件的端口进行缩径或扩径的加工，使得两根管件的端口直径d2=d1；

三、将两根管件放置到摩擦焊设备中，并使得两根管件的端口正对；

四、启动摩擦焊设备，使得两根管件的端部通过摩擦焊的方式焊接在一起；

五、将焊接后的两根管件放置到内高压模具中，并通过夹具将其固定在模腔中；

六、将内高压模具进行合模操作；

七、启动内高压模具两端的液压缸，由液压缸驱动堵头将焊接后管件的两端密封住；

八、启动增压泵，向管件的内部注水加压，同时驱动堵头继续向模腔内进给，管件在内部液压的作用下向外膨胀，直至与模腔的内壁贴合；

九、分模，将成形后的管件取出。

2.根据权利要求1所述的超径变轻量化内高压成形工艺，其特征在于：在步骤五之前，可以多次重复步骤一至四，将多根管件的管端焊接在一起。

3.根据权利要求1所述的超径变轻量化内高压成形工艺，其特征在于：在步骤四中，所述摩擦焊设备包括了基座，在所述基座上支承着安装座和滑轨，在滑轨上滑动连接着滑移座，两根不同的管件分别固定在所述的安装座和滑移座上，并且滑移座能相对于所述安装座靠拢或分离。

4.根据权利要求3所述的超径变轻量化内高压成形工艺，其特征在于：在安装座上设置着驱动机构，由驱动机构驱动管件在安装座上快速转动。

5.根据权利要求1所述的超径变轻量化内高压成形工艺，其特征在于：在步骤三和步骤四之间可以对两根管件的管端进行磨平加工。