等壁厚多通管件成形用復合沖頭裝置及成形方法
【專利摘要】本發明公開了一種等壁厚多通管件成形用復合沖頭裝置，屬于金屬空心構件制造【技術領域】。復合沖頭裝置包括與充液芯棒同軸裝配的進給沖頭，進給沖頭依次連接導塊和液壓缸,充液芯棒上設有若干個導液圈，導液圈均與導塊上進液口連通；進給沖頭與充液芯棒間設有密封圈，進給沖頭可沿充液芯棒軸向移動。本發明還公開了一種等壁厚多通管件成形方法。本發明通過有效地減少管坯中部材料的堆積，大大改善了多通管件尤其是主管的壁厚均勻性；其裝置結構簡單、操作方便，成形方法簡單高效，其多通管件壁厚最大減薄率小于10%,支管高度達到主管直徑的一倍以上。
【專利說明】等壁厚多通管件成形用復合沖頭裝置及成形方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種多通管件成形用復合沖頭裝置及成形方法，尤其是一種等壁厚多通管件成形用復合沖頭裝置及成形方法，屬于金屬空心構件制造【技術領域】。
【背景技術】
[0002]三通、四通、六通等多通管件在航空、航天、核電及石化等管路系統中起到分流、改變液體流向、緩解管路系統的局部應力等重要作用。目前，液壓脹形是制造多通管件常用方法，但其在脹形過程中，主要存在以下缺陷:(1)多通管件的主管中部嚴重增厚。常規液壓脹形工藝需要對進行大尺寸的補料，盡管主管兩端的材料可以通過軸向推進與內壓脹形的作用部分轉移至支管部位，但由于液壓脹形時管坯外表面與模具型腔之間存在著較大的摩擦力，很多材料在主管中部位置堆積，最終造成多通管件局部嚴重增厚的缺陷；(2)多通管件的支管高度不夠且出現過度減薄。盡管可以通過改善管坯與模具型腔之間的摩擦條件提高材料流動性，但是摩擦系數的減小畢竟是有限的，材料在主管端部的堆積依然嚴重；由于管坯的體積一定，材料在主管中部的堆積必然造成支管部位材料的減少，所以支管高度較低甚至支管局部出現過度減薄。
[0003]2012年12月7日，中國發明專利CN200910248763.7公開了一種簡易的管材液壓脹形裝置及脹形方法，該專利采用了增壓沖頭和進給沖頭組成復合式沖頭來實現管材液壓脹形。該方法采用復合式沖頭，成本低廉，操控簡便，同時減少了增壓裝置，但其在脹形過程不能減少液壓脹形管件主管中部的材料堆積和克服支管頂部的壁厚減薄的現象，無法獲得壁厚均勻的多通管件。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術的缺陷，提供一種成形壁厚均勻的多通管件成形方法及成形用復合沖頭裝置。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種等壁厚多通管件成形用復合沖頭裝置，包括與充液芯棒同軸裝配的進給沖頭，所述進給沖頭依次連接導塊和液壓缸；所述充液芯棒上設有若干個導液圈，所述導液圈均與導塊上進液口連通；所述進給沖頭與充液芯棒間設有密封圈，進給沖頭可沿充液芯棒軸向移動。
[0006]所述等壁厚多通管件成形用復合沖頭裝置中的導液圈由若干個沿周向均勻分布導液槽組成。
[0007]所述等壁厚多通管件成形用復合沖頭裝置中若干個導液圈沿充液芯棒軸向間隔均勻設置。
[0008]本發明還提供了一種等壁厚多通管件成形方法，包括以下步驟:
1)、將管坯放入模具中合模；
2)、將左、右復合沖頭裝置分別從管坯左右兩端裝入，并使左、右復合沖頭裝置中的充液芯棒的頂端相互接觸； 3)、對管坯左右兩端進行密封處理，通過左、右復合沖頭裝置中的充液芯棒注入高壓液
體；
4)、推動左、右復合沖頭裝置中進給沖頭進行軸向補料并通過左、右復合沖頭裝置中的充液芯棒控制管坯內高壓液體壓力；
5)、成形后，移除左、右復合沖頭裝置，得到成形后等壁厚多通管件。
[0009]所述等壁厚多通管件成形方法中的管坯為單金屬管坯或雙金屬復合管坯。
[0010]所述等壁厚多通管件成形方法中的成形后多通管件包括三通、四通或六通管件。
[0011]本發明的有益效果在于:(I)、本發明通過進給沖頭進行軸向補料、充液芯棒控制脹形過程中液體壓力，實現軸向進給與脹形壓力的合理配比，有效地減少了管坯中部材料的堆積，大大改善了多通管件尤其是主管的壁厚均勻性，同時提高多通管件支管高度；(2)、本發明復合沖頭裝置結構簡單、操作方便，成形方法簡單高效，其多通管件壁厚最大減薄率小于10%，支管高度達到主管直徑的一倍以上。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明中成形前復合沖頭裝置與管坯裝配示意圖；
圖2為復合沖頭裝置中充液芯棒結構示意圖，其中(a)為左視圖，(b)為(a)的A-A剖視圖；
圖3為復合沖頭裝置中進給沖頭結構示意圖，其中(a)為左視圖，(b)為(a)的A-A剖視圖；
圖4為本發明中成形后復合沖頭裝置與管坯裝配示意圖；
圖中，1-液壓缸，2-導塊，3-進給沖頭，4-充液芯棒，5-管坯，6-模具，7-密封圈，8-進液口，9-導液槽。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和具體實施例對本發明作詳細說明。
[0014]如圖1至4所示，本發明等壁厚多通管件成形用復合沖頭裝置中，進給沖頭3和充液芯棒4均為中空結構，進給沖頭3同軸裝配在充液芯棒4上，進給沖頭3與充液芯棒4之間采用密封圈7進行動密封，進給沖頭3可沿充液芯棒4軸向自由移動。進給沖頭3與導塊2固定連接，導塊2上設有進液口 8，進液口 8與進給沖頭3連通，用于向進給沖頭3內、充液芯棒4內充入高壓液體；導塊2外側固定連接液壓缸I，充液芯棒4沿周向均勻間隔設有多個相互連通導液槽9形成導液圈，在充液芯棒4軸向上設置多個導液圈，各導液圈間相互連通并經進給沖頭3與導塊2上的進液口 8連通，用于向管坯5內注入高壓液體和控制管還5內壓力。
[0015]如圖1、4所示，本發明中等壁厚多通管件成形用復合沖頭裝置成對配合使用，工作時，首先將管坯5置入模具中，將兩個復合沖頭裝置分別從左右兩端裝入管坯5中，使兩個復合沖頭裝置中的充液芯棒4的頂端相互接觸，并對管坯5左右兩端進行密封處理；采用液壓機經導塊2的進液口 8向管坯5內注入高壓液體，然后利用液壓缸I推動兩個進給沖頭相向運動進行軸向補料，并通過液壓機控制管坯5內壓力；隨著進給沖頭3的不斷向內推進、管坯5內壓力的增大，管坯5材料不斷向模具的空心處流動；通過充液芯棒4的內支撐和模具6的外支撐作用，防止了補料過程中材料在管坯5中部的堆積；導液槽9沿充液芯棒4周向均勻分布保證了補料過程中管坯5內各處受壓均勻，與模具型腔空白處位置相對應處的導液槽9提供管坯5成形過程中的壓力，保證了成形后支管的高度和壁厚的均勻性。
[0016]下面通過具體實施例，詳細說明304不銹鋼三通管件、碳鋼/不銹鋼雙金屬復合三通管件以及低碳鋼六通管件的成形方法。
[0017]實施例1
第一步，將長300臟、直徑50mm、壁厚2mm的304不銹鋼管坯5放入三通模具6中，上下模合模；
第二步，將上述左、右兩個復合沖頭分別從管坯5左右兩端裝入管坯5中，并使左、右兩個復合沖頭中的充液芯棒4頂端相接觸；
第三步，對304不銹鋼管坯5的左右兩端進行密封處理，并通過左、右兩個充液芯棒4注入高壓液體；
第四步，利用液壓缸推動左、右兩個復合沖頭中的進給沖頭3實現軸向補料，并通過左、右兩個充液芯棒4控制液體壓力，實現對軸向進給和內壓力的實時控制；
第五步，合理控制加載路徑，即軸向進給和內壓力之間的關系，最終獲得壁厚均勻性優良、支管高度達到管坯直徑一倍以上的三通管件。
[0018]實施例2中將長300 mm、直徑50 mm、壁厚2 mm的304不銹鋼管還和長300 mm、直
徑54 mm、壁厚2 mm的低碳鋼管坯爆炸復合制成復合管坯作為液壓脹形原始管坯，其他步驟與實施例1相同。
[0019]實施例3中將長400 mm、直徑40 mm、壁厚2 mm的低碳鋼管還作為液壓脹形原始管坯，采用六通模具成形六通管件，其他步驟與實施例1相同。
[0020]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下還可以做出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種等壁厚多通管件成形用復合沖頭裝置，其特征在于:包括與充液芯棒(4)同軸裝配的進給沖頭(3)，所述進給沖頭(3)依次連接導塊(2)和液壓缸⑴；所述充液芯棒(4)上設有若干個導液圈，所述導液圈均與導塊(2)上進液口(8)連通；所述進給沖頭(3)與充液芯棒(4)間設有密封圈(7)，進給沖頭(3)可沿充液芯棒(4)軸向移動。
2.根據權利要求1所述的等壁厚多通管件成形用復合沖頭裝置，其特征在于:所述導液圈由若干個沿周向均勻分布導液槽(9)組成。
3.根據權利要求1所述的等壁厚多通管件成形用復合沖頭裝置，其特征在于:所述若干個導液圈沿充液芯棒(4)軸向均勻設置。
4.一種利用權利要求1至3任一項所述復合沖頭裝置的等壁厚多通管件成形方法，其特征在于包括以下步驟: 1)、將管坯(5)放入模具(6)中合模； 2)、將左、右復合沖頭裝置分別從管坯(5)左右兩端裝入，并使左、右復合沖頭裝置中的充液芯棒(4)的頂端相互接觸； 3)、對管坯(5)左右兩端進行密封處理，通過左、右復合沖頭裝置中的充液芯棒(4)注入高壓液體； 4)、推動左、右復合沖頭裝置中進給沖頭(3)進行軸向補料并通過左、右復合沖頭裝置中的充液芯棒(4)控制管坯(5)內高壓液體壓力； 5)、成形后，移除左、右復合沖頭裝置，得到成形后等壁厚多通管件。
5.根據權利要求4所述的等壁厚多通管件成形方法，其特征在于:所述管坯(5)為單金屬管坯或雙金屬復合管坯。
6.根據權利要求5所述的等壁厚多通管件成形方法，其特征在于:所述成形后多通管件包括三通、四通或六通管件。
【文檔編號】B21D26/033GK103909133SQ201410132774
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月3日 優先權日:2014年4月3日
【發明者】陶杰, 郭訓忠, 范敏郁, 徐翌偉 申請人:南京航空航天大學