[发明专利]钛管差温剪切弯曲成形方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛管差温剪切弯曲成形方法及装置，用于加工获得钛管，尤其是薄壁钛管。

背景技术

对于薄壁管的弯曲成形，工业界主要采用管材绕弯和管材推弯的方法实现，所能达到的最小弯曲半径也仅都大于管材直径。对于管材弯曲半径小于管材直径的管件，工业界不得不采用板材冲压半管再对焊的方法制造，沿管材内外脊线的焊缝增加了机体的重量，减小了机体的可靠性。在国外，日本首次提出了管材剪切弯曲成形的方法，该方法能够制造弯曲半径小于1倍管径的管件，该方法采用实体芯棒作为管材的内支撑，通过模具的相对运动对管材施加剪切力，管材发生剪切弯曲变形。在国内，哈尔滨工业大学提出了管材充液剪切弯曲成形方法(专利公开号：CN101537447A)，该方法采用液体介质实现内压支撑，采用冲头进给补料和模具的相对运动对管材施加轴向力和剪切力，进而实现管材的剪切弯曲变形。

钛合金在冷态下是难变形结构材料，钛合金管(钛管)屈强比和屈刚比较大，硬化指数较小，变形抗力大，材料抵抗塑性失稳的能力较低，管材易于发生过度减薄甚至破裂以及起皱缺陷。目前，日本人提出的方法仅能在室温下弯管，难以满足钛合金等难变形材料的弯曲成形。而管材充液剪切弯曲成形方法需要专用设备，同时对于钛合金等难变形材料，则需要更大的成形内压力和剪切力。

综上所述，现有技术中存在以下问题：由于钛合金管(钛管)屈强比和屈刚比较大，很难对钛管进行弯曲成形。

发明内容

本发明提供一种钛管差温剪切弯曲成形方法及装置，以解决由于钛管屈强比和屈刚比较大，钛管(尤其是弯曲半径小于1倍管径的钛管)很难进行弯曲成形的问题。

为此，本发明提出一种钛管差温剪切弯曲成形装置，所述钛管差温剪切弯曲成形装置包括：

下模块和上模块，所述下模块和上模块关于水平面对称并且结构相同；其中，所述下模块包括：底板；

对称设置在所述底板上的第一弯曲半模和第二弯曲半模，所述第一弯曲半模和第二弯曲半模为可拆卸连接；

第一水平型腔，设置在所述第一弯曲半模中，所述第一水平型腔为半圆形；

第二水平型腔，设置在所述第二弯曲半模中，所述第二水平型腔为半圆形；

所述第一水平型腔与所述第二水平型腔的直径相同，所述第一水平型腔与所述第二水平型腔对接后形成圆柱形水平型腔；

芯棒，设置在所述圆柱形水平型腔中；

加热装置，设置在所述圆柱形水平型腔之外对所述圆柱形水平型腔加热，并位于所述第一弯曲半模和/或第二弯曲半模中；

第一竖直型腔，设置在所述第一弯曲半模中，所述第一竖直型腔为半圆形，所述第一竖直型腔的直径与所述第一水平型腔相同，所述第一竖直型腔与所述第一水平型腔垂直相交并相互连通；

第二竖直型腔，设置在所述第二弯曲半模中，所述第二竖直型腔为半圆形，所述第二竖直型腔与所述第二水平型腔垂直相交并相互连通；

所述第一竖直型腔与所述第二竖直型腔的直径相同，所述第一竖直型腔与所述第二竖直型腔对接后形成圆柱形竖直型腔；

冷却装置，设置在所述圆柱形竖直型腔之外，对所述圆柱形竖直型腔冷却，并位于所述第一弯曲半模和/或第二弯曲半模中。

进一步地，所述加热装置包括：

加热孔和设置在所述加热孔中的加热棒，加热棒例如为电加热棒，所述加热孔包括：顶部加热孔和底部加热孔，所述顶部加热孔设置在所述第一水平型腔的上侧和所述第二水平型腔的上侧，所述底部加热孔设置在所述第一水平型腔的下侧和所述第二水平型腔的下侧。顶部加热孔和底部加热孔便于均匀加热。

进一步地，所述加热装置还包括：保温隔热区，所述保温隔热区包括：顶部保温隔热区和底部保温隔热区，所述顶部保温隔热区设置在所述顶部加热孔的上侧，所述底部保温隔热区设置在所述底部加热孔的下侧。保温隔热区内设有保温材质，以便对加热效果进行保温。

进一步地，所述冷却装置包括：储水器、以及与所述储水器连接的进水管和出水管，所述储水器为半圆环形，所述储水器的轴线竖直设置，所述储水器的内圆环包围所述圆柱形竖直型腔。储水器为半圆环形，以便不影响上模和下模的合模。半圆环形储水器的轴切面为上模和下模的合模面。上模和下模合模时，上模的储水器的轴切面与下模的储水器的轴切面位于同一平面内但不重合或不完全重合，二者在高度方向上有错位。