一种用于管件的电液成形装置及成形方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种管件的成形装置及方法，具体是一种管件的电液成形装置及方法
【背景技术】
[0002] 近年来，各种复杂形状的铝合金、镁合金、钛合金以及高温合金管件在航空航天、 汽车等领域的应用越来越广泛，由于这些材料在室温下的成形性能较低，要成形这类复杂 管件就需要很大的成形压力，虽然提高温度可以提高材料的成形性，但是高温成形会产生 额外的能量消耗、模具磨损、润滑剂成本及成形后零件的清洁成本等，同时，高温成形会使 管件的强度降低。在这种情况下，高速率成形技术成为在室温下提高材料的成形性的一种 重要手段，与传统的成形方式相比，高速率成形能够提高难变形材料的塑性变形能力，同时 也能减小工件的回弹率。因此，高速率成形技术在板料成形以及管件胀形方面得到了更多 的应用。
[0003] 高速率成形主要包括电液成形、电磁成形以及爆炸成形等，其中电液成形技术是 利用液中放电所产生的冲击波使被加工零件快速成形的技术。电液成形的放电方式包括电 极间隙放电，金属丝放电等。其中金属丝放电可用于变形区狭长零件的成形，当大电流瞬间 通过金属丝时，金属丝受热气化后体积迅速增加，使周围介质产生冲击波，其冲击压力可达 上千兆帕。对于管状零件的成形，则向四周扩散的冲击波作用到管壁上，促使管件胀形，此 时管件的受力面积大，压力比较均匀。对于形状不对称或型面较复杂的管件，采用一般的机 械加工方式成形这类零件比较困难，甚至无法完成时，可采用金属丝放电电液成形法一次 成形出所需形状，解决这类管件的成形难题，这种成形方式的能量易于控制，并且对于能量 的利用率较高。中国专利CN202398691 U中公开了一种用于成形零件的缝隙放电电液成形 (EHF)设备，包括腔室、流体、单面成形模具、提升装置、保持装置、和金属丝电极。该装置能 够相对于零件改变金属电极与板料之间的距离，并且能够改变容纳在腔室内的流体体积进 而控制因金属丝电极放电而施加在零件上的压力大小，但是，这种成形装置只适用于板料 的电液成形，而不能用于管件的胀形。
[0004] 因此，需要设计一种适合于管件电液成形的装置，解决金属丝放电电液成形方式 成形出复杂管件的实现问题，并且在应用中，可以通过调整两个电极之间的位置与距离来 调整电极之间金属丝的位置与长度。
【发明内容】
[0005] 为克服现有技术中存在的不能用于管件胀形的不足，本发明提出了一种用于管件 的电液成形装置及成形方法。
[0006] 所述用于管件的电液成形装置包括胀形模具、电源、水管、储水箱、水介质、金属 丝、正极电极和负极电极；所述胀形模具由上模具与下模具对合组成，待成形管件安放在该 胀形模具的型腔内；所述正极电极安装在待成形管件内的一端，负极电极安装在待成形管 件内的另一端；所述正极电极通过导线与电源的正极连接，所述负极电极通过导线与电源 的负极连接；金属丝位于所述胀形模具中心，并与该胀形模具的轴线重合；该金属丝的两 端分别装入所述正极电极和负极电极内并绝缘固定，使该金属丝保持水平，并与待成形管 件的中心线重合；所述金属丝的直径为0. 6mm~I. 4mm ;水管的一端装入负极电极上的负极 密封塞上的进水通道内，与所述胀形模具的内腔连通，水介质通过水管注入成形管件内；水 管的另一端与储水箱连通。
[0007] 所述正极电极包括正极密封塞、绝缘套和绝缘管和空心电极；将所述绝缘管装入 空心电极内；将装有绝缘管的空心电极通过螺纹旋入绝缘套的中心孔内；将所述正极密封 塞套装在所述绝缘套的外圆周上，并通过密封圈将所述正极密封塞的内圆周表面与所述绝 缘套的外圆周表面之间密封；所述与电源连接的导线固定在空心电极敞口端的端面上。
[0008] 所述负极电极包括负极密封塞、绝缘套和绝缘管和空心电极；将所述绝缘管装入 空心电极内；将装有绝缘管的空心电极通过螺纹旋入绝缘套的中心孔内；将所述负极密封 塞套装在所述绝缘套的外圆周上，并通过密封圈将所述负极密封塞的内圆周表面与所述绝 缘套的外圆周表面之间密封；所述与电源连接的导线固定在空心电极敞口端的端面上；在 负极密封塞上有轴向贯通的进水通道。
[0009] 所述空心电极为一端为敞口，另一端为封闭的石墨管；所述空心电极的外表面有 螺纹，该空心电极的内径与绝缘管的外径相同；在该空心电极封闭端端面中心有通孔，该通 孔的孔径与所述金属丝的直径相同，使所述金属丝穿过该通孔装入该空心电极内。
[0010] 所述上模具的型槽由五段组成，分别是：位于该型槽中间的成形段、分别位于所 述成形段两侧的过渡段和分别位于该型槽两端的定位段；所述定位段为等径段，该定位段 的半径与待成形管件的外半径相同；所述成形段为曲面段，具体型面与待成形管件的成形 形状一致；定位段与成形段之间通过过渡段光滑连接；在所述成形段处分别有贯通的排气 孔；所述下模具的结构与上模具的结构相同。
[0011] 本发明提出的利用所述电液成形装置成形管件的具体步骤如下；
[0012] 第一步，工装准备：
[0013] 第二步，待成形管件密封：将金属丝依次穿入安装好的正极电极、待成形管件以及 负极电极中，并密封；将密封好的管件放入胀形模具的型腔内，压紧上模具；绝缘固定所述 金属丝的两端，使金属丝保持水平；调整正极电极与负极电极之间金属丝的长度与管件成 形段的长度相同；
[0014] 第三步，成形管件：将水介质充满待成形管件内腔；设置脉冲电源的输出电压；打 开脉冲电源开关使之产生高能脉冲；通过导线将产生的高能脉冲分别传至正极电极和负极 电极，并通过金属丝形成电流回路，从而在回路中产生巨大的瞬时功率，使金属丝受热气化 后体积迅速增加，在水介质中产生冲击波，当所述冲击波作用到待成形管件