专利名称：可熔内模管类零部件液力外压成形方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可熔内模管类零部件液力外压成形方法及装置，主要应用于复杂管类件液压成形领域。
背景技术：
液力成形是利用液体压力使工件成形的一种塑性加工工艺。管材内高压成形是使金属管材内部承受高压流体，导致管材向外侧鼓胀变形，以得到所需形状的加工过程。高压流体通常使用水或液压油，此外在某些特殊用途上也采用气体、低熔点金属、粉末、粘性聚合物等等。
内高压成形是一种以液体为传压介质，利用内高压(工作压力通常100～400MPa，最高达1000MPa)使金属管坯变形成为复杂形状零件的现代塑性加工技术，属于液力成形的范畴。内高压成形原理和工艺过程内高压成形原理是通过内部加压和轴向加力补料把管坯压入到模具型腔使其成形。基本工艺过程是，首先将管坯放入下模，闭合上模，然后在管坯内充满液体，并开始加压，在加压的同时管端的冲头按与内压一定的匹配关系向内送料使管坯成形。
内高压成形缺点对于复杂形状变断面管类件高内压成形时，外模具受拉应力作用，加工零件易产生破裂，且内部压力很大，需要很大的合模力，此外对于复杂形状的非对称的管类件，外模加工比较困难，成本很高。
鉴于内高压成形缺点，发明了液力外压成形工艺和方法。
液力外压成形是制造复杂管类零件的一种新方法。液力外压成形是采用液体介质在管坯料外部施加液压力，使坯料断面发生变化并成形到置于管坯内部的芯模上，因此成形件的内表面形状与芯模的外表面形状一致。外压成形技术的优点在于首先，加工件内表面尺寸和形状精确，可满足尺寸精度的特殊需要；其次，利用管材在外压作用下成形，降低了成形压力；再次，外压成形时管坯受三向压应力作用，使材料塑性提高，不易产生壁厚减薄或破裂；此外，轴向补料可以自动补给。
液力外压成形时管坯直径是零件的最大外直径，应用外压成形技术可以有效地避免壁厚减薄问题，尤其适用于断面变化复杂的细长管类件。但采用液力外压成形时，零件形状取决于内模的形状，而对于复杂形状的管类零件，其内模形状复杂而无法脱模，即使采用结构复杂的组合金属芯模具可以脱模，但每加工一个零件就需要组装和拆卸一次组合内模，效率很低，同时组合金属芯模具的结构复杂，不利于实际生产。
发明内容
本发明的目的是针对现有液力外压成形存在的缺点而提出的一种复杂形状管类件可熔内模液力外压成形方法及装置，解决了液力外压时内模具脱模难的问题，本发明结构简单、操作方便、成形效果好、节约材料，是一种新的管类零部件液力外压成形方法及装置，适合于复杂形状管类件的成形方法，可以解决现有管类件内高压成形技术的不足。
本发明的技术方案是一种可熔内模管类零部件液力外压成形方法，其特征在于采用液力外压成形工艺加工管类零部件，具体操作步骤如下(1)先加工出与零件相同尺寸和形状的可熔内模具；(2)将管坯料置于尺寸相当的可熔内模具外表面上，两端固定封住；(3)然后将管坯料和可熔内模具一起放入可以加压的外模具中，并密封；(4)对密封的液压室加压到预定值，使管类件完全成形；(5)卸压，取出加工件；(6)将加工件端部切掉，加热至可熔内模具的熔点温度，使内模熔化。
该装置包括可熔内模具、液压室、外模具，可熔内模具和外模具为同轴、内外设置结构，可熔内模具和外模具之间安装管坯料，可熔内模具外侧成形区域设有液压室。
所述可熔内模具熔点为50-500摄氏度。
所述可熔内模具材料在常温下或者在50摄氏度以下为可以满足成形要求的固体，加热至50-500摄氏度熔化为液体、流体、挥发或汽化。
所述可熔内模具材料为树脂、硅胶、低熔点金属铅、锡之一。
本发明的优点(1)本发明所成形零部件不需要两端或多端轴向进给，成形工装简单，设备成本低。
(2)本发明由于应力状态为三向压应力，提高了材料成形性。
(3)本发明不需要控制管壁减薄，一般发生少量增厚变形。
(4)本发明采用外部施加液压，利用外压失稳原理控制零部件变形，可降低成形压力，增压器和液压系统要求低。
(5)本发明外模具作为液压型腔，起储液保压作用，因此外模型腔结构和形状简单，加工容易。
(6)本发明零部件由内模具形状决定，内模具可以由铸造、注塑等工艺加工制造，可以大批量、高精度，加工的管类件不需要机械加工。
(7)本发明内模具材料选取可熔化材料且可重复使用，模具成本低、制造容易。
(8)本发明由于内模采用铸造或注塑方法加工成形，形状可以很复杂；对于复杂形状管类件，如果采用普通刚性金属组合式内模，则装配复杂，安装和拆卸时间长，效率低。而如果采用可熔内模，管类件的形状可以是任意复杂形状，而且很容易除去内模。
图1-2是本发明的装置结构示意图；其中，图2为图1中A-A剖视图。
图1中，1密封圈；2管坯料；3可熔内模具；4加工件；5液压室；6外模具；P压力方向。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
利用可熔材料的熔点低于金属材料的性质而实现的可熔内模外力液压成形，成形装置结构见图1-2所示。该装置包括密封圈1、管坯料2、可熔内模具3、加工件4、液压室5、外模具6，可熔内模具3和外模具6为同轴、内外设置结构，可熔内模具3和外模具6之间安装管坯料2，可熔内模具3外侧成形区域设有液压室5，可熔内模具3和外模具6两端交接处设有密封圈1。
本发明实施环境及需要工作条件成形方法由液压机等设备提供合模压力，外模具6作为液压型腔，管坯料2与可熔内模具3固定一起后置于外模具6型腔内，在成形过程中外部液压装置向液压室5注入液体介质并产生液体压力，管坯料2在液体压力作用下发生塑性屈服，最后贴合在内模具表面上而成形为一定形状的零部件，即加工件4。
本发明也可以无外部设备提供合模力，而由模具本身锁紧或不需要外部合模力，例如外模具为封闭式；液体传力介质可以是水或油或其它流体；可熔内模具3在室温下呈刚性固体，获得热量后温度升高到某一温度范围(50-500摄氏度)则融化成液体或流体、甚至挥发呈气态而消失。因此，成形后可加热内模具使内模融化或消失，可熔内模具材料可以是树脂、硅胶、低熔点金属如铅、锡，熔点为50-500摄氏度，一般具有可重复使用的性质。可熔内模具材料在常温下(或者在50摄氏度以下)为固体，且刚性好、硬度高，可以满足成形件的形状要求，不易发生弹性和塑性变形。
本发明具体操作步骤叙述如下(1)先加工出与零件相同尺寸和形状的可熔内模具3；(2)将管坯料2置于尺寸相当的可熔内模具3外表面上，两端固定封住；(3)然后将管坯料2和可熔内模具3一起放入具有一定容积且可以加压的型腔模具，即液压室5中；(4)对密封的液压室加压到预定值，使管类件完全成形；(5)卸压，取出加工件4；(6)将加工件4端部切掉，加热至可熔内模具3的熔点温度，内模熔化；(7)将加工件清洗，擦干。
如表1所示，是采用可熔内模管类零件液力外压成形方法及装置的应用实例。(材料不锈钢1Cr18Ni9Ti)。
表1应用实例
权利要求
1.一种可熔内模管类零部件液力外压成形方法，其特征在于采用液力外压成形工艺加工管类零部件，具体操作步骤如下(1)先加工出与零件相同尺寸和形状的可熔内模具(3)；(2)将管坯料(2)置于尺寸相当的可熔内模具(3)外表面上，两端固定封住；(3)然后将管坯料(2)和可熔内模具(3)一起放入可以加压的外模具(6)中，并密封；(4)对密封的液压室(5)加压到预定值，使管类件完全成形；(5)卸压，取出加工件(4)；(6)将加工件(4)端部切掉，加热至可熔内模具(3)的熔点温度，使内模熔化。
2.一种可熔内模管类零件液力外压成形装置，其特征在于该装置包括可熔内模具(3)、液压室(5)、外模具(6)，可熔内模具(3)和外模具(6)为同轴、内外设置结构，可熔内模具(3)和外模具(6)之间安装管坯料(2)，可熔内模具(3)外侧成形区域设有液压室(5)。
3.按照权利要求2所述的可熔内模管类零件液力外压成形装置，其特征在于所述可熔内模具(3)熔点为50-500摄氏度。
4.按照权利要求2所述的可熔内模管类零件液力外压成形装置，其特征在于所述可熔内模具材料在常温下或者在50摄氏度以下为可以满足成形要求的固体，加热至50-500摄氏度熔化为液体、流体、挥发或汽化。
5.按照权利要求2所述的可熔内模管类零件液力外压成形装置，其特征在于所述可熔内模具(3)材料为树脂、硅胶、低熔点金属铅、锡之一。
全文摘要
本发明涉及一种可熔内模管类零件液力外压成形方法及装置，应用于复杂管类件液压成形领域。该方法先加工出可熔内模具；然后将管坯料置于可熔内模具表面上；再对密封的液压室加压到预定值，使管坯料变形；变形结束后，加热使内模具熔化。该装置的可熔内模具和外模具为同轴、内外设置结构，可熔内模具外侧成形区域设有液压室。该发明的优点加工零部件由内模具形状决定，内模具可以由铸造、注塑等工艺加工制造；成形过程不需要两端或多端轴向进给；改变了应力状态，提高了材料可成形性；外部施加液压，降低成形压力，液压系统简单；内模具材料选取可熔化材料且可重复使用，模具成本低、制造容易；可以加工任意复杂形状管类件，而且很容易除去内模。
文档编号B21D26/047GK1868631SQ20051004651
公开日2006年11月29日 申请日期2005年5月25日 优先权日2005年5月25日
发明者张士宏, 王忠堂, 王本贤, 尚彦凌 申请人:中国科学院金属研究所