TWI530335B - 壓合方法及其系統 - Google Patents

Description

壓合方法及其系統

本發明係關於一種壓合方法及其系統，特別是關於壓製中空管體的壓合方法及其系統。

一般而言，中空管體應用於多種產業及日常生活中，例如隨處可見的冷熱水系統或排水系統的管路、腳踏車的鋼架結構、汽機車內部的管路結構及排氣管等，甚至是在一些機械或電子裝置內的散熱器或散熱模組，便是以金屬所製成之中空熱管，作為傳輸熱源之路徑，將機械或電子裝置運作時，內部所產生之熱能，依熱管的配置路徑傳導至風扇的散熱鰭片或直接傳導至外界等。

而一般的管體通常為線性的中空圓柱狀體，然而，各種管路的配置皆非僅有線性分佈，必須使用彎折的中空管體以改變方向。另外，有時會受到整體的空間限制，尤其是隨著科技的進步，機械或電子裝置皆以小型化為目標不斷的改良，故其內部空間有限，而其內部管路的配置必須得達到節省空間之功效，最有效的方式便是將中空圓柱狀體壓縮成扁形的中空結構，即為壓管。

習知的壓管程序，係將中空管體直接置於二模具間，一般稱為上、下模具，並藉由上、下模具的相互閉合直接壓縮中空管體，然而，直接壓管的方式並無法一次完成加工程序，這是因為直接壓管對於中空管體的衝擊太大，尤 其是金屬材質的中空管體，因其具有排列精密的晶體結構，一次壓管成型反而會使其變形。另外，即便以多次加工的方式直接壓管，雖可維持中空管體外觀的整體性，但中空管體的表面結構已受到破壞，使得整體強度下降而較容易有表面凹陷或產生水平狀紋路等損壞。

因此，如何提供一種金屬管的壓合系統及其方法，可縮減加工次數，同時可維持中空管體表面結構的完整性，進而維持中空管體的整體強度，乃為中空管體之加工製造者的重要課題之一。

有鑑於上述課題，本發明提供一種壓合方法及其系統，可同時縮減加工次數及可維持中空管體表面的晶體結構，進而保持中空管體的整體強度。

為達上述目的，本發明提供一種壓合方法，用以壓合一中空管體，壓合方法包括下列步驟：將中空管體承載於一第一模具。將一壓力調節裝置的至少二注入部分別頂抵封閉中空管體的兩端開口。將壓力流體經由注入部注入中空管體之內部。當壓力流體注入中空管體之內部直到中空管體內的壓力升壓至一型變臨界點時，一第二模具朝向第一模具壓合以壓製成型中空管體。

在本發明之一實施例中，第二模具與第一模具壓合以壓製成型中空管體呈中空扁平狀。

在本發明之一實施例中，第二模具朝向第一模具壓合 的步驟中，壓力調節裝置調節中空管體的內部壓力。

在本發明之一實施例中，型變臨界點係指中空管體於結構變形之前透過壓力流體使其內部壓力達到一飽和值。

在本發明之一實施例中，其中壓力流體為氣體、液體、固體、或其組合。

為達上述目的，本發明更提供一種壓合系統，用以壓合一中空管體，壓合系統包括一第一模具、一第二模具以及一壓力調節裝置。第一模具承載中空管體。第二模具與第一模具對應設置。壓力調節裝置具有至少二注入部，注入部係頂抵封閉中空管體的兩端開口，經由注入部將一壓力流體注入中空管體之內部。當壓力流體注入中空管體之內部直到中空管體內的壓力升壓至一型變臨界點時，第二模具朝向第一模具壓合以壓製成型中空管體。

承上所述，本發明之壓合方法及其系統，是於中空管體的內部注入壓力流體，並使中空管體的內部管壁保持在型變臨界點的狀態，再以第一模具及第二模具壓製中空管體。相較於習知直接壓合的方法，中空管體的外側受到來自於內部壓力流體的支撐力，更可保持表面結構的完整，不易變形或表面凹陷，故可減少壓製(加工)的次數。

另外，若中空管體為金屬材質，則因金屬本身具有排列精密的晶體結構，相較於習知技術，將本發明之壓合方法及其系統應用於壓合金屬材質的中空管體，其維持金屬的中空管體整體結構與剛性的功效更加明顯。此乃因內部管壁均勻受力，更可使金屬的中空管體的表面晶體結構更 不易因為壓合的壓力而被破壞或排列方向有所改變，故可減緩中空管體表面產生水平紋路的情形，更可維持金屬的中空管體整體的剛性而不變形。

以下將參照相關圖式，說明依據本發明較佳實施例之一種壓合方法及其系統，其中相同元件將以相同的元件符號加以說明。

圖1為依據本發明較佳實施例之一種壓合方法的步驟流程圖；圖2A為依據本發明較佳實施例之一種壓合系統的前視圖；圖2B為圖2A所示之壓合系統的A-A線右側視圖，請參照圖1並搭配圖2A及圖2B所示。本發明之一種壓合方法，以壓合一中空管體，壓合方法包括下列步驟：將中空管體承載於一第一模具(S10)；將一壓力調節裝置的至少二注入部分別頂抵封閉中空管體的兩端開口(S20)；將一壓力流體經由注入部注入中空管體(S30)；當壓力流體注入中空管體之內部直到中空管體內的壓力升壓至一型變臨界點時，第二模具朝向第一模具壓合以壓製成型中空管體(S40)。

而對應於上述壓合方法，本發明更提供一種壓合系統1，用以壓合一中空管體2。壓合系統1包括一第一模具11、一第二模具12以及一壓力調節裝置13。於步驟S10中，將中空管體2承載於第一模具11，而第二模具12對應第一模具11設置，使中空管體2位於第一模具11與第 二模具12之間。

圖3A為圖2A所示之壓合系統注入壓力流體的前視圖；圖3B為圖3A所示之壓合系統的A-A線右側視圖，請同時參照圖3A及圖3B所示。壓力調節裝置13具有至少二注入部131，於本實施例中，壓力調節裝置13則具有二個注入部131，並於步驟S20中，將一壓力調節裝置13的二個注入部131分別頂抵封閉中空管體2的兩端開口21(如圖2A所示)。較佳的，注入部131與中空管體2之開口21密合，於本實施例中，注入部131係為前窄後寬的尖頭(或圓弧)形，而後端較寬部分的外徑係與開口21的口徑相互配合。另外，注入部131更具有通道C，用以注入壓力流體。

另外，壓力調節裝置13更包括一儲存單元132，用以置放壓力流體133，而於步驟S30中，將壓力流體133經由注入部131注入中空管體2(為求圖面簡潔，本發明之圖式僅示其一注入部與儲存槽連接之態樣)之內部，使中空管體2的內部管壁22均勻受力。其中，壓力流體133包括氣體、液體、固體、或其組合，氣體可例如但不限於一般的空氣、氦氣、或氮氣；液體則可例如但不限於水、甲醇、或丙酮；固體則可例如但不限於玻璃砂或金剛砂，其中，固體(如玻璃砂或金剛砂)常組合氣體使用。

於實際操作上，如圖3A所示，將中空管體2置於第一模具11(步驟S10)，第二模具12並對應設置，使第一模具11與第二模具12恰好相抵接於中空管體2，而第二 模具12亦可等到步驟S40時，在抵接於中空管體2。接著，壓力調節裝置13之二注入部131往中空管體2的方向移動，並頂抵封閉中空管體2的兩端開口21(步驟S20)，再將壓力流體133經由注入部131的通道C注入中空管體2內(步驟S30)。當中空管體2內的壓力升壓至型變臨界點時，中空管體2的內部管壁22均勻受力，第二模具12朝向第一模具11壓合以壓製成型中空管體2(步驟S40)，而本發明所述型變臨界點係指中空管體2於結構變形之前透過注入壓力流體133使其內部壓力達到飽和值。

圖4A為圖2A所示之壓合系統的第二模具朝向第一模具壓合的前視圖；圖4B為圖4A所示之壓合系統的A-A線右側視圖，請同時參照圖4A及圖4B並搭配圖1所示。於步驟S40中，第二模具12與第一模具11壓合以壓製成型中空管體2的步驟，使壓製成型後的中空管體2呈中空扁平狀。而本發明所述之中空扁平狀是指中空管體2經壓扁後，二對應之內部管壁22之間仍具有一段距離，該距離視實際需求而定。

於本發明較佳實施例的壓合方法中，當第二模具12朝向第一模具11壓合時，更包括藉由壓力調節裝置13調節中空管體2的內部壓力的步驟。於實際操作上，壓力調節裝置13可配合壓合速率反向地將壓力流體133經由注入部131逐漸輸出至儲存單元132，藉此調節中空管體2的內部壓力，使其維持在內部管壁22表面均勻受力或保持在型變臨界點的狀態，進而使中空管體2的表面結構維 持更加完整。需注意的是，步驟S40與調節中空管體2的內部壓力的步驟並無時間上的順序，該二步驟可同時進行或相互調整，使中空管體2的內部壓力保持在型變臨界點的狀態。

而於中空管體2內部持續注入壓力流體133，並使中空管體2的內部管壁22保持在型變臨界點的狀態，以壓製中空管體2，相較於習知直接壓合的方法，中空管體2的外側23受到來自於內部壓力流體133的支撐力，使得中空管體2較習知方法更可保持表面結構的完整，不易變形或表面凹陷，故可減少壓製(加工)的次數。而若中空管體2係為金屬材質，則因金屬本身具有排列精密的晶體結構，故習知直接壓合中空管體2的方法，更容易造成變形或凹陷等情形，而相較於習知技術，將本發明應用於壓合金屬材質的中空管體2，其維持金屬的中空管體2整體結構與剛性的功效更加明顯。此乃因內部管壁22均勻受力，更可使金屬的中空管體2的表面晶體結構更不易因為壓合的壓力而被破壞或排列方向有所改變，故可減緩中空管體表面產生水平紋路的情形，更可維持金屬的中空管體2整體的剛性而不變形。

圖5A為圖2A所示之中空管體壓合完成的前視圖；圖5B為圖5A所示之壓合系統的A-A線右側視圖，請同時參照圖5A及圖5B並搭配圖1所示。中空管體2壓合完畢後，更包括步驟S42，第一模具11與第二模具12停止壓合，而壓力調節裝置13藉由注入部131完全洩壓。換言之， 壓力調節裝置13可將中空管體2內部的壓力流體經由注入部131的通道C一併輸出，此時，中空管體2被壓合成完整的扁平狀的中空管體(如圖6所示)。其中，中空管體2的二端仍具有未被壓合的部分，可直接以金屬切割或裁切的方式截斷(圖6的虛線所示)。

而於其他實施例中，可藉由改變第一模具11或第二模具12的形狀，將中空管體2壓合成不同的形狀，例如第一模具11與第二模具12可設計成相互對應的半橢圓形，則壓合後的中空管體2便可形成一完整的橢圓形管體。其中，因為本發明係以注入壓力流體，以達到內部管壁22的受力均勻，進而產生對於中空管體2的支撐效果，使其外側23的表面結構不易受到破壞，因此，改變第一模具11或第二模具12的形狀亦可達到相同之功效。

綜上所述，本發明之壓合方法及其系統，是於中空管體的內部注入壓力流體，並使中空管體的內部管壁保持在型變臨界點的狀態，再以第一模具及第二模具壓製中空管體。相較於習知直接壓合的方法，中空管體的外側受到來自於內部壓力流體的支撐力，更可保持表面結構的完整，不易變形或表面凹陷，故可減少壓製(加工)的次數。

另外，若中空管體為金屬材質，則因金屬本身具有排列精密的晶體結構，相較於習知技術，將本發明之壓合方法及其系統應用於壓合金屬材質的中空管體，其維持金屬的中空管體整體結構與剛性的功效更加明顯。此乃因內部管壁均勻受力，更可使金屬的中空管體的表面晶體結構更 不易因為壓合的壓力而被破壞或排列方向有所改變，故可減緩中空管體表面產生水平紋路的情形，更可維持金屬的中空管體整體的剛性而不變形。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧壓合系統

11‧‧‧第一模具

12‧‧‧第二模具

13‧‧‧壓力調節裝置

131‧‧‧注入部

132‧‧‧儲存單元

133‧‧‧壓力流體

2‧‧‧中空管體

21‧‧‧開口

22‧‧‧內部管壁

23‧‧‧外側

C‧‧‧通道

S10~S42‧‧‧步驟

圖1為依據本發明較佳實施例之一種壓合方法的步驟流程圖；圖2A為依據本發明較佳實施例之一種壓合系統的前視圖；圖2B為圖2A所示之壓合系統的A-A線右側視圖；圖3A為圖2A所示之壓合系統注入壓力流體的前視圖；圖3B為圖3A所示之壓合系統的A-A線右側視圖；圖4A為圖2A所示之壓合系統的第二模具朝向第一模具壓合的前視圖；圖4B為圖4A所示之壓合系統的A-A線右側視圖；圖5A為圖2A所示之中空管體壓合完成的前視圖；圖5B為圖5A所示之壓合系統的A-A線右側視圖；以及圖6為圖2A所示之中空管體壓合完成的前視圖。

S10~S42‧‧‧步驟

Claims (8)

1. 一種壓合方法，用以壓合一中空管體，該壓合方法包括下列步驟：將該中空管體承載於一第一模具；將一壓力調節裝置的至少二注入部分別頂抵封閉該中空管體的兩端開口；將一壓力流體經由該些注入部注入該中空管體之內部；當該壓力流體注入該中空管體之內部直到該中空管體內的壓力升壓至一型變臨界點時，一第二模具朝向該第一模具壓合，其中該型變臨界點係指該中空管體於結構變形之前透過注入該壓力流體使其內部壓力達到一飽和值；以及利用該壓力調節裝置配合壓合速率反向地將該壓力流體經由該些注入部逐漸輸出至該壓力調節裝置的一儲存單元，使該中空管體的內部壓力保持在該型變臨界點的狀態，以壓製成型該中空管體。
2. 如申請專利範圍第1項所述之壓合方法，其中該第二模具與該第一模具壓合以壓製成型該中空管體呈中空扁平狀。
3. 如申請專利範圍第1項所述之壓合方法，其中該第二模具朝向該第一模具壓合的步驟中，該壓力調節裝置調節該中空管體的內部壓力。
4. 如申請專利範圍第1項所述之壓合方法，其中該壓力流體為氣體、液體、固體、或其組合。
5. 一種壓合系統，用以壓合一中空管體，該壓合系統包括：一第一模具，承載該中空管體；一第二模具，與該第一模具對應設置；以及一壓力調節裝置，具有至少二注入部及一儲存單元，該些注入部係頂抵封閉該中空管體的兩端開口，經由該些注入部將一壓力流體注入該中空管體之內部；當該壓力流體注入該中空管體之內部直到該中空管體內的壓力升壓至一型變臨界點時，該第二模具朝向該第一模具壓合，該壓力調節裝置配合壓合速率反向地將該壓力流體經由該些注入部逐漸輸出至該儲存單元，使該中空管體的內部壓力保持在該型變臨界點的狀態，以壓製成型該中空管體，其中，該型變臨界點係指該中空管體於結構變形之前透過注入該壓力流體使其內部壓力達到一飽和值。
6. 如申請專利範圍第5項所述之壓合系統，其中該第二模具朝向該第一模具壓合以壓製成型該中空管體呈中空扁平狀。
7. 如申請專利範圍第5項所述之壓合系統，其中當該第二模具朝向該第一模具壓合時，該壓力調節裝置調節該中空管體的內部壓力。
8. 如申請專利範圍第5項所述之壓合系統，其中該壓力流體為氣體、液體、固體、或其組合。