CN108817194B - 一种多弯头管的液压制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多弯头管的液压制备方法，有效的解决了传统工艺无法高效的一次成形多个弯头的技术难题，所成形的弯头的表面质量较高，回弹较小，尺寸精确度较高。在一定的内压作用下将模具闭合，通过刚性方式使管坯发生塑性变形，形成连续的S形。在该过程中，两端冲头向内施加一定压力，同时实现对管件的密封与推进补料的作用，管坯内的高压液体在该过程中起到一定的支撑作用，在刚性凸模作用下不易产生起皱失稳现象。
Description
技术领域
本发明涉及弯头成形的制备工艺技术领域，尤其涉及一种多弯头管的液压制备方法。
背景技术
随着工业技术的不断发展，特别是内高压技术的进步，金属管材在现代工业中的应用越来越广泛，由于很多零件和管路形状各异，在实际应用过程中，常常需要使用弯头来改变管材的方向。目前弯头已经成为汽车、航空航天、建装、核电、化工、食品加工等行业中使用最为广泛的管路元件之一，传统弯头加工工艺包括压弯、绕弯、滚弯、推挤弯以及热力弯等。它们主要存在的几个问题如下所示：1、生产效率低。大部分传统加工工艺仍然是单次单个弯头成形。2、材料利用率低。传统工艺需要一定长度的直边段来固定工装，无形中浪费了一部分材料，利用率仅为50％左右。3、弯曲角度小。采用传统弯曲方式时，弯曲部分处于拉应力状态，材料容易发生破裂，成形极限较小。4、表面质量差。为了保证弯曲时管件不发生褶皱失稳，一般情况下需在管件内填入介质，如固体颗粒，固体芯棒等，由于受力不均，它们会对管件内部造成一定的损伤和加工痕迹，使得表面质量较差，需要后续精加工处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多弯头管的液压制备方法，有效的克服了固体填充介质带来的表面质量问题，并且提高了一定的成形极限。
本发明所采取的技术方案是：
一种多弯头管的液压制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一：将初始未变形的管坯(8)置于上模(5)与下模(2)之间，管坯(8)的两端部由冲头(4)压紧；
步骤二：通过冲头(4)内的充液通道(3)对管坯(8)内部进行填充液体，并使管坯(8)内部的压力达到10MPa-30MPa；
步骤三：使用增压器通过充液通道(3)将管坯(8)内部的压力加压到70MPa-120MPa，并进行保压时间为1-3秒，使管坯(8)贴合模具；
步骤四：撤压开模排液后，将成形后的管件取出，根据要求在弯曲段之间切断，从而获得弯头。
步骤一中上模(5)底面依次交替排列有上凸模(51)、上凹模(52)，下模(2)顶面依次交替排列有与上凸模(51)配合的下凹模(21)、与上凹模(52)配合的下凸模(22)，通过上凸模(51)与下凹模(21)、上凹模(52)与下凸模(22)的挤压，使管坯(8)获得弯角，上凸模(51)、下凹模(21)、上凹模(52)、下凸模(22)角度为30°-90°。
作为一个优选项，所述上凸模(51)、所述上凹模(52)、所述下凹模(21)、所述下凸模(22)角度为30°时，增压压力为10MPa，加压压力为120MPa，保压时长为1S，制得角度为30°多弯头管。
作为一个优选项，所述上凸模(51)、所述上凹模(52)、所述下凹模(21)、所述下凸模(22)角度为50°时，增压压力为15MPa，加压压力为95MPa，保压时长为2S，制得角度为50°多弯头管。
作为一个优选项，所述上凸模(51)、所述上凹模(52)、所述下凹模(21)、所述下凸模(22)角度为80°时，增压压力为30MPa，加压压力为100MPa，保压时长为2S，制得角度为80°多弯头管。
作为一个优选项，所述上凸模(51)、所述上凹模(52)、所述下凹模(21)、所述下凸模(22)角度为90°时，增压压力为20MPa，加压压力为70MPa，保压时长为1S，制得角度为90°多弯头管。
本发明具有以下优点：有效的解决了传统工艺无法高效的一次成形多个弯头的技术难题，所成形的弯头的表面质量较高，回弹较小，尺寸精确度较高。在一定的内压作用下将模具闭合，通过刚性方式使管坯发生塑性变形，形成连续的S形。在该过程中，两端冲头向内施加一定压力，同时实现对管件的密封与推进补料的作用。管坯内的高压液体在该过程中起到一定的支撑作用，在刚性凸模作用下不易产生起皱失稳现象。
附图说明
图1是本发明所述方法的流程图；
图2是本发明所述方法的模具结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1-图2所示，一种多弯头管的液压制备方法，包括步骤如下：将初始未变形的管坯8置于成形模具中，底部与下模2接触，所述下模2设置在下模座1的上部，管坯8的两端部由冲头4压紧，并通过锥形橡胶头进行密封；上模5下降至轻微接触管坯8以限制其自由度，所述上模5设置在上模座6的下部；通过冲头4内的充液通道3对管坯8内部进行填充乳化液9并增压，保持该压力的同时上模5下降，上凸模51与下凹模21、上凹模52与下凸模22将管坯8压弯形成变形管件；在合模压弯过程后，使用增压器通过充液通道3将管件内部的乳化液9的压力加压至较高压力并进行1-3s的保压，使管件的胀形区域充分贴模，从而得到多个所需的一定角度的弯头；将成形后的管件取出，根据要求在弯曲段之间使用机械或激光手段切断，从而获得多个符合要求的弯头。
对于塑性较差的材料单向拉伸断后延伸率小于40％，在压弯过程中需开模排液取出半成形的管件，将其进行该种材料相对应的高温退火处理，以消除内部的残余应力、变形织构、加工硬化等，使其恢复接近原始材料的较好的成形性能，塑性较好的材料如奥氏体不锈钢等可不进行退火处理。
实施例1
将初始未变形的管坯8置于成形模具中，底部与下模2接触，管坯8的两端部由冲头4压紧，并通过锥形橡胶头进行密封；上模5下降至轻微接触管坯8以限制其自由度；通过冲头4内的充液通道3对管坯8内部进行填充乳化液9并增压至15MPa，保持该压力的同时上模5下降，使上凸模51与下凹模21、上凹模52与下凸模22将管坯8压弯形成变形管件，上凸模51、下凹模21、上凹模52、下凸模22夹角为50°；在合模压弯过程后，使用增压器通过充液通道3将管件内部的乳化液9的压力加压至95MPa并进行2s的保压，使管件的胀形区域充分贴模，从而得到多个所需的一定角度为50°弯头。
实施例2
将初始未变形的管坯8置于成形模具中，底部与下模2接触，管坯8的两端部由冲头4压紧，并通过锥形橡胶头进行密封；上模5下降至轻微接触管坯8以限制其自由度；通过冲头4内的充液通道3对管坯8内部进行填充乳化液9并增压至30MPa，保持该压力的同时上模5下降，使上凸模51与下凹模21、上凹模52与下凸模22将管坯8压弯形成变形管件，上凸模51、下凹模21、上凹模52、下凸模22夹角为80°；在合模压弯过程后，使用增压器通过充液通道3将管件内部的乳化液9的压力加压至100MPa并进行2s的保压，使管件的胀形区域充分贴模，从而得到多个所需的一定角度为80°弯头。
实施例3
将初始未变形的管坯8置于成形模具中，底部与下模2接触，管坯8的两端部由冲头4压紧，并通过锥形橡胶头进行密封；上模5下降至轻微接触管坯8以限制其自由度；通过冲头4内的充液通道3对管坯8内部进行填充乳化液9并增压至10MPa，保持该压力的同时上模5下降，使上凸模51与下凹模21、上凹模52与下凸模22将管坯8压弯形成变形管件，上凸模51、下凹模21、上凹模52、下凸模22夹角为30°；在合模压弯过程后，使用增压器通过充液通道3将管件内部的乳化液9的压力加压至120MPa并进行1s的保压，使管件的胀形区域充分贴模，从而得到多个所需的一定角度为30°弯头。
实施例4
将初始未变形的管坯8置于成形模具中，底部与下模2接触，管坯8的两端部由冲头4压紧，并通过锥形橡胶头进行密封；上模5下降至轻微接触管坯8以限制其自由度；通过冲头4内的充液通道3对管坯8内部进行填充乳化液9并增压至20MPa，保持该压力的同时上模5下降，使上凸模51与下凹模21、上凹模52与下凸模22将管坯8压弯形成变形管件，上凸模51、下凹模21、上凹模52、下凸模22夹角为90°；在合模压弯过程后，使用增压器通过充液通道3将管件内部的乳化液9的压力加压至70MPa并进行3s的保压，使管件的胀形区域充分贴模，从而得到多个所需的一定角度为90°弯头。
本发明工艺主要是通过液体介质在低压下的支撑作用和高压下的挤胀作用，使管件在内外两侧压应力的作用下，同时实现弯曲变形和胀形变形从而成形出带有连续弯曲段的空心管件，随后通过切割方式获得单独的弯头。
对于塑性较低的金属材料，在承受大角度弯曲变形时，在拉应力作用下，过高的减薄率会导致材料的变形超过自身的成形极限，从而发生破裂。而在本发明方法中，采用充液压弯的方式，使得管件的弯曲部分在承受轴向拉应力的同时还受到了径向压应力的作用。根据材料软性系数原理，该应力状态下材料的塑性要高于前者，因此该方法可以在安全范围内使材料获得更大的弯曲角度。
采用的管件支撑介质为液体介质，相比于传统的固体介质或颗粒介质，对管件内部的支撑压力更为均匀，受摩擦力的影响极小，非常有利于材料的流动。而且在成形结束后清洗方便，所获得的产品表面质量远高于传统弯管。
采用的是一体化的生产方法，从管坯8到最终成形件的流程不需频繁更换设备，对于不同角度的弯头仅需更换模具型腔。整套流程的工艺参数如增压压力值、加压压力值、保压时间可以通过计算机实现自动控制，非常有利于大规模生产，有效的提高了生产效率。并且有效提高了材料利用率。
根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。
Claims (5)
1.一种多弯头管的液压制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一：将初始未变形的管坯(8)置于上模(5)与下模(2)之间，管坯(8)的两端部由冲头(4)压紧；
步骤二：通过冲头(4)内的充液通道(3)对管坯(8)内部进行填充液体，并使管坯(8)内部的压力达到10MPa-30MPa；
步骤三：使用增压器通过充液通道(3)将管坯(8)内部的压力加压到70MPa-120MPa，并进行保压时间为1-3秒，使管坯(8)贴合模具；
步骤四：撤压开模排液后，将成形后的管件取出，根据要求在弯曲段之间切断，从而获得弯头。
步骤一中上模(5)底面依次交替排列有上凸模(51)、上凹模(52)，下模(2)顶面依次交替排列有与上凸模(51)配合的下凹模(21)、与上凹模(52)配合的下凸模(22)，通过上凸模(51)与下凹模(21)、上凹模(52)与下凸模(22)的挤压，使管坯(8)获得弯角，上凸模(51)、下凹模(21)、上凹模(52)、下凸模(22)角度为30°-90°。
2.根据权利要求1所述的一种多弯头管的液压制备方法，其特征在于，所述上凸模(51)、所述上凹模(52)、所述下凹模(21)、所述下凸模(22)角度为30°时，增压压力为10MPa，加压压力为120MPa，保压时长为1S，制得角度为30°多弯头管。
3.根据权利要求1所述的一种多弯头管的液压制备方法，其特征在于，所述上凸模(51)、所述上凹模(52)、所述下凹模(21)、所述下凸模(22)角度为50°时，增压压力为15MPa，加压压力为95MPa，保压时长为2S，制得角度为50°多弯头管。
4.根据权利要求1所述的一种多弯头管的液压制备方法，其特征在于，所述上凸模(51)、所述上凹模(52)、所述下凹模(21)、所述下凸模(22)角度为80°时，增压压力为30MPa，加压压力为100MPa，保压时长为2S，制得角度为80°多弯头管。
5.根据权利要求1所述的一种多弯头管的液压制备方法，其特征在于，所述上凸模(51)、所述上凹模(52)、所述下凹模(21)、所述下凸模(22)角度为90°时，增压压力为20MPa，加压压力为70MPa，保压时长为1S，制得角度为90°多弯头管。
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Address after: 453621, Meng Zhuang village, Meng Town, Xinxiang City, Henan, Huixian Applicant after: HENAN MENGDIAN GROUP XINGDI FORGING AND STAMPING EQUIPMENT MANUFACTURING Co.,Ltd. Address before: 453621, Meng Zhuang village, Meng Town, Xinxiang City, Henan, Huixian Applicant before: HENAN XINGDI FORGING EQUIPMENT MANUFACTURING Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200428 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |