1?10mm。感应线圈6位于下模主体3、上模主体7与内膜9之间；感应线圈6为多个，多个 感应线圈6共同组成感应线圈组，下模主体3和上模主体7中各布置有一个感应线圈组，感 应线圈组中的单个的感应线圈6被导水软管18连接成一组通路，形成一组冷却水，下模主 体3和上模主体7中各有一组冷却水。下模主体3和上模主体7吻合后形成模具内腔5。
[0038] 感应线圈6上均设置有一个金属触头10,金属触头的作用是将上、下模主体中的 感应线圈连接成一组组闭合的回路，上模主体中的接电端用一块导电性较好的铜板连接起 来，形成一个负极公共端。下模主体中的电极由单个控制器单独控制，从而达到各各感应线 圈能够通过控制进行单独的供电，使被加热材料受可控的温度调节，这样对于不同变形程 度有不同的加热温度，有利于材料加工。
[0039] 中空金属构件高温气压胀形的工艺，其工艺步骤如下，如图7a-图7d所示：
[0040] 1、管坯预处理（包括预热或预弯曲）通过感应加热、电接触加热或加热炉加热至 300?900°C，也可以不用预热，直接将管坯置于模具中进行加热；
[0041] 2、管坯快速置于模具的下模主体中，在压机合模力的作用下合模后保压，保压压 力不低于100吨，并通过压机上两水平缸推动密封顶头将两管坯两端部密封（水平缸采取 恒压力可调速设计），同时通过内嵌于模具内部的感应线圈6对管坯沿轴向的温度进行补 偿加热；
[0042] 3、按气体加压途径通入高压气体；同时，与气体加压路径相适应，匹配以合理的水 平缸进给速度，在模具的一侧或两侧轴向补料；在端部补料的同时，利用步骤2中感应加热 控制管坯不同位置的加热温度，以调节金属材料的局部区域流动特征，以保证应变最大处 不出现在圆角顶点等极易破裂位置；
[0043] 4、待气体加压完毕，同时结束轴向补料，短时间保压后开模、取出构件并控制其冷 却速度，最终获得所需要的构件形状及性能。
[0044] 实施例1 :
[0045] 管坯经预热后，放入下模主体（如图7a所示）；合模后保压，同时端部密封顶头压 紧管端密封（如图7b所示）；感应线圈通电进行补偿加热，待达到预定温度后充高压气体 进行胀形（如图7c、7d所示）。通常在胀形过程中，管坯在位置h处先贴合模具，且在此处 有较大的壁厚减薄率。为降低壁厚减薄率，可通过控制图8a中带斜线的感应线圈工作运 行，使管坯I区域处于高温高塑性状态，同时施加管端补料，从而可以保证管坯能够在模腔 内较均匀变形，呈现图8b中所示状态。
[0046] 为成型出较小的圆角半径，如图8c中位置i所示。可联动控制轴向补料以及图8c 中灰色感应加热线圈，在实现管材局部区域II中保持高温高塑性的同时，通过补料获取胀 形量的极大值，从而可成形较小的圆角半径。
[0047] 实施例2 :
[0048] 管坯不经预热，直接放入下模主体（图7a);合模后保压，同时端部密封顶头压紧 管端密封（图7b);感应线圈通电进行直接加热升温，待达到预定温度及保温时间后充高压 气体进行胀形（图7c、图7d)。通过控制图9a中带斜线的感应线圈工作运行，使管坯I区 域处于高温高塑性状态，同时在相应一端施加管端补料，可以使模腔内管坯在预定的区域 首先胀形，呈现图9b中所示状态。
[0049] 然后在合适的时间在管坯另一端施加轴向补料，可以实现管坯在位置h处优先贴 合模具，如图9c所示。当然，可以通过控制图9c中所示区域的黑色感应线圈工作与否，调 控其相应位置金属管坯的流动特性，以达到所需要的壁厚控制目标。
[0050] 上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领 域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发 明的保护范围。
【主权项】
1. 一种实现中空金属构件高温气压胀形的装置，包括模具，其特征在于：所述模具分 为上下两部分，每部分均分为内层和外层，外层为下模主体（3)和上模主体（7);下模主体 (3)和上模主体（7)对应布置；内层为内膜（19);下模主体（3)固定在下模架（1)上，下模 主体（3)和下模架（1)之间设置有垫板（2);下模主体（3)的两端各设置有一个主挡板（4)、 侧面各设置有一个侧挡板（15);主挡板（4)的底板和侧板之间有95°?110°的夹角；下 模主体（1)或上模主体（7)上设置有凹形通道，凹形通道内嵌置有感应线圈（6);凹形通道 之间的间距与感应线圈之间的间距相同，均为1?l〇mm。
2. 根据权利要求1所述的实现中空金属构件高温气压胀形的装置，其特征在于：所述 垫板（2)上设由对上模主体和下模主体起固定作用的定位键槽（17);所述主档板（4)和垫 板（2)均通过螺栓固定在下模架（1)或上模架（8)上。
3. 根据权利要求1所述的实现中空金属构件高温气压胀形的装置，其特征在于：所述 下模主体（3)的四个角处各设置有一个导柱（12)，导柱和设置在上模主体（7)四角的导套 (13)相匹配。
4. 根据权利要求1所述的实现中空金属构件高温气压胀形的装置，其特征在于：所述 内膜（9)通过两块上压板（16)被固定压制在上模主体或下模主体的内部；上压板（16)与 上模主体或下模主体采用铆钉结合。
5. 根据权利要求1所述的实现中空金属构件高温气压胀形的装置，其特征在于：所述 感应线圈（6)位于下模主体（3)、上模主体（7)与内膜（9)之间；感应线圈（6)为多个，多 个感应线圈（6)共同组成感应线圈组，下模主体（3)和上模主体（7)中各布置有一个感应 线圈组，感应线圈组中的单个的感应线圈（6)被导水软管（18)连接成一组通路，形成一组 冷却水。
6. 根据权利要求5所述的实现中空金属构件高温气压胀形的装置，其特征在于：所述 下模主体（3)和上模主体（7)吻合后形成模具内腔（5);所述感应线圈（6)上均设置有一 个金属触头（10)。
7. 根据权利要求1所述的实现中空金属构件高温气压胀形的装置，其特征在于：所述 中空金属构件高温气压胀形的工艺，其工艺步骤为： a、 管坯预处理，包括预热或预弯曲，通过感应加热、电接触加热或加热炉加热至300? 900°C，也可以不用预热，直接将管坯置于模具中进行加热； b、 管坯快速置于模具的下模主体中，在压机合模力的作用下合模后保压，保压压力不 低于100吨，并通过压机上两水平缸推动密封顶头将两管坯两端部密封，同时通过内嵌于 模具内部的感应线圈对管坯沿轴向的温度进行补偿加热； c、 按气体加压途径通入高压气体；同时，与气体加压路径相适应，匹配以合理的水平缸 进给速度，在模具的一侧或两侧轴向补料；在端部补料的同时，利用步骤b中感应加热控制 管坯不同位置的加热温度，以调节金属材料的局部区域流动特征，以保证应变最大处不出 现在圆角顶点等极易破裂位置； d、 待气体加压完毕，同时结束轴向补料，短时间保压后开模、取出构件并控制其冷却速 度，最终获得所需要的构件形状及性能。
【专利摘要】本发明公开了一种实现中空金属构件高温气压胀形的装置，包括模具，模具分为上下两部分，每部分均分为内层和外层，外层为下模主体和上模主体；下模主体和上模主体对应布置；内层为内膜；下模主体固定在下模架上，下模主体和下模架之间设置有垫板；下模主体的两端各设置有一个主挡板、侧面各设置有一个侧挡板；主挡板的底板和侧板之间有一95°～110°的夹角；下模主体或上模主体上设置有凹形通道，凹形通道内嵌置有感应线圈；凹形通道之间的间距与感应线圈之间的间距相同，均为1～10mm。其工艺步骤分为四步。本发明不仅能降低成型设备投资、减小成形力，并且能够在高温下成形包括铝合金、镁合金以及高强钢在内的相关金属材料中空件。
【IPC分类】B21D26-047, B21D37-16, B21D26-033
【公开号】CN104550403
【申请号】CN201510003466
【发明人】姚圣杰, 赵洪运, 初冠南
【申请人】哈尔滨工业大学（威海）
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月6日