一种中空类多层管的内压成形方法与流程

本发明涉及多层管加工成型领域，尤其涉及一种中空类多层管的内压成形方法。

背景技术：

中空类多层管过去多采用冲压和焊接的工艺制造。例如中空类双层管，中空类双层管多用于汽车手刹管，过去管件主要采用冲压的方法，然后焊接拼接，由于双层管焊接拼接困难，特别是内层管难度更大；另外，两层管中间隔热主要靠石棉等填充物，不仅浪费材料，而且增加管件重量，不利于轻量化；由于管件拼接，使产品质量受到严重影响，可靠性稳定性差。

技术实现要素：

本发明为解决现有的技术缺陷，提供了一种中空类多层管的内压成形方法，其工序简单，管体成形过程无焊接，生产成本低，质量高。其具体的技术方案如下：

本发明公开一种中空类多层管的内压成形方法，多层管至少包括第一层管以及套设与第一层管外的第二层管，第一层管比第二层管短，内压成形方法按以下步骤实施：

s001:将多层管装配在能使多层管成型的第一模具内，第一模具具有第一成型位；

s002：将多层管密封，往第一层管内注入高压流体，使多层管从第一层管内部往外发生第一次膨胀变形，直至第一层管的侧壁以及第二层管的侧壁贴合到第一成型位内壁；

s003：将发生第一次膨胀变形后的多层管装配在第二模具内，第二模具具有第二成型位，第二成型位的尺寸大于第一成型位的尺寸；

s004：在第一层管的侧壁、第二层管的侧壁之间撑开缝隙，并将第一层管、第二层管及缝隙密封；

s005：往第一层管内以及缝隙内注入高压流体，使第二层管发生第二次膨胀变形，直到第二层管的侧壁贴合第二成型位的内壁；

s006：在第一层管及第二层管的端部对第一层管与第二层管之间的缝隙焊接密封，并对第一层管与第二层管之间的缝隙进行抽真空处理。

进一步地，第一层管的端部位于第二层管内。

进一步地，在步骤s001中，多层管装配在能使多层管成型的第一模具内后，在多层管的两端分别插入第一推头对多层管进行密封。

进一步地，在步骤s002中，当多层管发生第一次膨胀变形时，第一推头往内同时推进以对多层管进行轴向补料。

进一步地，多层管装配在能使多层管成型的第二模具内后，在多层管的两端分别插入第二推头对多层管进行密封；在步骤s004中，第一层管的侧壁、第二层管的侧壁之间的缝隙由第二推头撑开形成。

进一步地，第二成型位的形状与第一成型位的形状相同。

进一步地，在步骤s005中，第二层管的侧壁由贴合第一层管侧壁的状态变为远离第一层管侧壁状态的过程中，第一层管的形状保持固定。

进一步地，多层管还包括第三层管，第三层管套设于第二层管外，第三层管成型时，将经过第二次膨胀变形的多层管装配于具有第三成型位的第三模具中，第三成型位与第二成型位的形状相同但第三成型位的尺寸比第二成型位的尺寸大，在第二层管的侧壁、第三层管的侧壁之间撑开第一缝隙，并将第一层管侧壁与第二层管侧壁之间的缝隙、第二层管的侧壁与第三层管的侧壁之间的第一缝隙密封，往第一层管侧壁与第二层管侧壁之间的缝隙、第二层管的侧壁与第三层管侧壁之间的第一缝隙注入高压流体以使第三层管的侧壁膨胀直到其贴合到第三成型位。

进一步地，第二层管的端部位于第三层管内。

进一步地，多层管由金属材料成。

本发明的有益效果：本发明通过高压流体多次对多层管进行膨胀处理，使多层管无焊接成型，简化了工序，降低生产成本，提高产品质量；在第二次膨胀变形的过程中巧妙利用帕斯卡原理，保证了多层管内部的结构与尺寸要求；多层管的各管道侧壁之间真空隔热，避免了填充隔热材料，节省原料。

附图说明

图1为本发明实施例1中双层管发生第一次膨胀变形之前的示意图；

图2为本发明实施例1中双层管发生第一次膨胀变形之后的示意图；

图3为本发明实施例1中双层管发生第二次膨胀变形之前的示意图；

图4为本发明实施例1中双层管发生第二次膨胀变形之后的示意图；

图5为本发明实施例多层管产品的半成品的示意图；

图6为本发明第一推头结构示意图；

图7为本发明第二推头结构示意图。

图中标注：多层管10，第一层管101，第二层管102，缝隙103，第一模具20，第一成型位201，第一推头30，输送管道301，第二模具220，第二成型位221，第二推头320，第一输送管321，第二输送管322，扩展段326，多层管产品40，焊圈401。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。请参阅图1至图7。

本发明公开一种中空类多层管的内压成形方法，多层管10由多根口径不同、长度不同的管道逐层套合而成，靠内的管道的口径比靠外的管道的口径要小以方便套合，靠内的管道的长度比靠外的管道的长度要短以方便后续步骤中对管道进行焊接与密封。本实施例的多层管10包括有第一层管101、第二层管102。该多层管10的管层可以超过两层。内压成形方法按先后顺序包括以下步骤：

s001:将多层管10装配在能使多层10管成型的第一模具20内，第一模具20具有第一成型位201；

s002：将多层管10密封，往第一层管101内注入高压流体，使多层管10从第一层管101内部往外发生第一次膨胀变形，直至第一层管101的侧壁以及第二层管102的侧壁贴合到第一成型位内壁；

s003：将发生第一次膨胀变形后的多层管10装配在第二模具220内，第二模具220具有第二成型位221，第二成型位221的尺寸大于第一成型位201的尺寸；

s004：在第一层管101的侧壁、第二层管102的侧壁之间撑开缝隙，并将第一层管101、第二层管102及缝隙密封；

s005：往第一层管101内以及缝隙内注入高压流体，使第二层管102发生第二次膨胀变形，直到第二层管102的侧壁贴合第二成型位221的内壁；

s006：在第一层管101及第二层管102的端部对第一层管101与第二层管102之间的缝隙焊接密封，并对第一层管101与第二层管102之间的缝隙进行抽真空处理。

对上述各步骤的细节做进一步详细说明：

第一层管101比第二层管102短以方便管道密封以及管道之间的焊接。第一层管101与第二层管102所用的材料不同，例如第一层管101的材料的耐热性比较第二层管102的材料的耐热性高，这样子能降低材料的使用成本。

步骤s001中所提及的第一模具20包括有上模、下模，上模、下模的内表面均设有对称的、在高压流体的作用下能把多层管10加工成特定形状的第一成型位201。

步骤s002中，为了对多层管10进行第一次膨胀变形，在本技术方案中的技术手段是：要先密封多层管10并向多层管10内注入高压的液体以使多层管10膨胀变形。为了实施该技术手段，本技术方案采用一种呈阶梯状的第一推头30，多层管10由长度递增的管道套合而成，因此其端口呈内陷型的阶梯状，第一推头30呈阶梯状刚好配合多层管10的内陷阶梯形的端口。第一推头30的前方的第一级阶梯为一个插入段，该插入段内有轴向安装的用于输送高压流体的输送管道301，插入段后面有密封段，密封段比插入段要大，插入段插入多层管10的第一层管101，然后密封段抵住该第一层管101的端口以密封该第一层管101。密封了第一层管10110后，就可以开始进行多层管10进行第一次膨胀变形了。第一次膨胀变形的具体过程为：第一推头30通过输送管道往第一层管101输送高压流体，在高压流体的作用下，已经被密封的第一层管101发生膨胀，第一层管101发生膨胀后，推动其在第一层管101外面的第二层管102发生膨胀，最后第一层管101、第二层管102均发生膨胀，当膨胀到一定程度时，第二层管102的侧壁与第一模具20发生挤压并沿着第一模具20的第一成型位201形变成特定形状。其模具成型的原理为公知技术，在这就不做说明。多层管膨胀变形后，如图2所示，其第一层管101的侧壁、第二层管102的侧壁会由于压力的作用而紧密地相互贴合在一起。

步骤s003中所提及的第二模具220包括有上模、下模，第二模具的上模、下模之间的距离比第一模具20的模、下模之间的距离要大，这是为了使已经发生第一次膨胀变形的多层管10在第二模具220中能继续进行第二次膨胀变形。第二模具220的上模、下模的内表面均设有第二成型位221，第二成型位221的形状与第一成型位201的形状相同，但第二成型位221的尺寸比第一成型位201的尺寸大以使已经发生第一次膨胀变形的多层管10能沿着第二成型位221继续发生第二次膨胀变形。

步骤s004中，为了多层管10能发生第二次膨胀变形，在本技术方案中的技术手段是：先密封第一层管101、第二层管102，然后向第一层管101内注入第高压液体，同时又向第一层管101的侧壁与第二层管102的侧壁之间注入与第一层管101里的高压液体连通的另一高压液体，在两股高压液体的作用下，能维持第一层管101的形状保持不变而第二层管102的侧壁远离第一层管101的侧壁直到贴合第二模具220的第二成型位221。能维持第一层管101的形状不变的原理是与流体力学有关的帕斯卡原理。为了实施该技术手段，本技术方案中，在多层管10的两端分别插入阶梯状的第二推头320，第二推头320设有一斜面的扩展段326，该扩展段326能适当扩大第二层管102的管口，以使第一层管101与第二层管102之间产生一个小间隙。第二推头320内部轴向设有用于输送高压流体的第一输送管321，第一输送管321贯穿第二推头320。第二推头320还设有纵向垂直连通于第一输送管321并贯穿于第二推头320两侧的用于输送高压流体的第二输送管322。第二推头320的前端插入第一层管101内，该前端能支撑住第一层管101从而使多层管10悬空，使多层管10的侧壁与第二成型位221之间存在间隙，方便多层管10进行第二次膨胀变形。阶梯状的第二推头320与其管端由于长短管道套合而成型为内陷阶梯状的多层10管刚好配合，并以此方式使多层管10中的第一层管101、第二层管102均被密封，并且第一层管101、第二层管102之间也成相对的独立、密封。通过第二推头320对的多层管10进行密封后，多层管10就可以开始第二次膨胀变形了，第二次膨胀变形的过程为：第二推头320的第一输送管321向第一层管101内注入第二高压流体，与此同时第二推头320的第二输送管322向第一层管101的侧壁、第二层管102的侧壁之间的间隙内注入高压流体，因为第一输送管321与第二输送管322连通，所以第一输送管321输出的高压流体与第二输送管322输出的高压流体的压力相同。在高压流体的作用下，第二层管102的侧壁远离第一层管101的侧壁，直到第二层管102的侧壁抵达并贴合第二成型位221。其膨胀的原理为：在高压流体完全充满第一层管101侧壁与第二层管102侧壁之间之前，第二层管102的侧壁会因为壁内外受到的压力不同，而使各管道的侧壁向外膨胀。由于一开始，第一层管101内也有高压流体，根据帕斯卡原理，第一层管101的内外壁受到的压力相同，所以第一层管101的形状保持不变。

经过第二次膨胀变形后，多层管10的外表形状不变，只是由于膨胀而导致尺寸变大，并且多层管10的第一层管101的侧壁与第二层管102的侧壁会由原来贴合状态变为中空状态，最后经过步骤s005，通过使用焊圈401使第一层管101的端口与第二层管102的端口焊接在一起，并对相第一层管101的侧壁与第二层管102的侧壁之间抽真空处理，最后得到多层管产品40。

多层管还可以是三层管或者三层以上的管，第三层管套设于第二层管102外，第二层管102的端部位于第三层管内。第三层管成型时，将经过第二次膨胀变形的多层管10装配于具有第三成型位的第三模具中，第三成型位与第二成型位221的形状相同，第三成型位的尺寸比第二成型位221的尺寸大，在第二层管102的侧壁、第三层管的侧壁之间撑开第一缝隙，并将第一层管101侧壁与第二层管102侧壁之间的缝隙103、第二层管102的侧壁与第三层管的侧壁之间的第一缝隙密封，往第一层管101侧壁与第二层管102侧壁之间的缝隙103、第二层管102的侧壁与第三层管侧壁之间的第一缝隙注入高压流体以使第三层管的侧壁膨胀直到其贴合到第三成型位。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。