[发明专利]一种用于提高厚壁金属管件成形性能的介质成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及厚壁金属管件的塑性成形方法，更具体地说，涉及一种用于提 高厚壁金属管件成形性能的介质成形方法。

背景技术

在传统的金属管件刚模成形方法中，由于管件中空特点难以一次成形，需 要多副模具，因此成本高、生产周期长，且管件在发生变形过程中容易出现壁 厚减薄、外壁内凹、截面畸变等缺陷，产品质量得不到保证。为避免或减少质 量缺陷的产生，生产中常采用芯轴或在管件内填充承压介质的方法。使用芯轴 时需要较精确的工艺参数，成本高。对于在管内填充承压介质，一般分为柔性 介质和固体介质两种。柔性介质通常指气体和液体，一般以水或油等液体为承 压介质，即通常所说的管材内高压成形技术，以管材为坯料，通过管材内部施 加高压液体把管坯压入到模腔中使其成形。但该方法还有一定的局限：①成本 较高，需要高性能液压泵；②工作压力相对较低，一般为0.3-0.5GPa,且升压较 为困难；③加工厚壁金属部件或高强度金属部件（如钛合金等）受到限制；④ 液体压力填充工艺的模具复杂，生产效率低，且易造成场地污染。固体介质一 般有砂粒、石蜡、松香、低熔点合金等，但这些填充物对于厚壁管件的支撑力 明显不足或影响生产质量。

近年来，国内学者提出了固体颗粒介质成形新工艺，是采用固体颗粒代替 柔性介质对管材、板材进行胀形成形，避免了高压液体密封的难题。在中国发 明专利CN1363434A中公开了一种金属管材固体颗粒传压介质胀形新工艺， 对薄壁金属管坯和杯状薄壁金属管坯进行了胀形，所得零件表面光滑、质量好； 但此项专利仅限于薄壁管的胀形工艺，且固体颗粒塑性流动能力不足，容易影 响管件内壁质量。

在中国发明专利CN1165717A中公开的一种金属管中空塑性成形锻造法， 该方法是先预制以PVC或PET为原料经真空射出成所需锻塑型体的中空罐状 胶膜，根据需要灌入以水、铁砂、钢珠及有机淀粉等原料混合的液态填充料， 封口后籍-5℃至-20℃之间的低温极速冷冻硬化模芯，将模芯置于金属管坯内， 一同进行锻压后解除封口，采用溶化、软化或震碎模芯的方法取出填充物。该 方法克服了中空锻塑成形模芯难以取出的障碍，可以用于制作高强度的中空金 属零件，但该方法填充过程复杂，生产周期长，只适用小批量生产，且所使用 的填充介质需在较低的温度下硬化，工作环境较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于提高厚壁金属管件成形性能 的介质成形方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于提高厚壁金属 管件成形性能的介质成形方法，包括以下步骤：

S1,制备复合介质：将颗粒介质与熔融状态下的易熔合金均匀混合，易熔 合金熔点低于管坯及颗粒介质的熔融温度；

S2,填充复合介质：将流体状的复合介质灌入空心管坯内，然后冷却至复 合介质凝固；

S3,成形管件；

S4,取出介质：让管内凝固的易熔合金转变为熔融状态，使其带动颗粒介 质一起与管件脱离。

在本发明所述的用于提高厚壁金属管件成形性能的介质成形方法中，在所 述步骤S3中，采用模压成型的方法成形管件，其包括以下步骤：

S31，将填有复合介质的管坯放入模具型腔；

S32，压力机带动上模动作，将管坯压制成形，制得管件。

在本发明所述的用于提高厚壁金属管件成形性能的介质成形方法中，所述 易熔合金为铋基低熔点合金、锡基低熔点合金或锌基低熔点合金。

在本发明所述的用于提高厚壁金属管件成形性能的介质成形方法中，所述 铋基低熔点合金包括以下组分，以重量百分比表示为：

在本发明所述的用于提高厚壁金属管件成形性能的介质成形方法中，所述 锡基低熔点合金包括以下组分，以重量百分比表示为：

Sn85.4%

Bi14.6%。

在本发明所述的用于提高厚壁金属管件成形性能的介质成形方法中，所述 锌基低熔点合金包括以下组分，以重量百分比表示为：

Zn92.4%

Al4%

Cu3.5%

Mg0.1%。

在本发明所述的用于提高厚壁金属管件成形性能的介质成形方法中，所述 颗粒介质为砂粒或钢球。