[发明专利]一种利用复合填充介质进行管材充液压弯的方法

说明书

本发明公开了一种利用复合填充介质进行管材充液压弯的方法，属于金属压力加工技术领域，包括如下步骤：步骤一、密封、定位阶段：将复合填充介质放入管坯；管坯放在凹模上，左右推头同时运动挤进管坯直至推头顶持复合填充介质；压弯模具上的浮动压料块在竖直方向将管坯压紧；步骤二、低压支撑合模阶段：通过推头上的进液口充入液体，液体加压到一定压力P₁并保压，凸模向下完成合模；步骤三、高压胀形阶段：为凸模加载所需的压力，增压器加高压至P₂使零件胀形到位；胀形若干分钟后泄压；步骤四；卸料阶段：凸模上行到位，左右推头退回；取下弯管将复合填充材料倒出，成形完毕。本发明解决了小曲率半径弯管成形难的问题，提高了成形精度和稳定性。

技术领域

本发明属于金属压力加工技术领域，特别是涉及一种利用复合填充介质进行管材充液压弯的方法。

背景技术

航空、航天构件要求高可靠性，高安全性和尽可能轻的质量，因此对结构整体性、结构形式及占用空间提出了苛刻的要求，既要保证结构的整体可靠性，同时还要保证在满足强度要求的基础上采用尽可能轻的质量，在满足结构要求的前提下占用尽可能小的空间。

受结构空间限制，小型航空发动机及无人机的管路要求使用小曲率半径弯管，使用的材料包括铝合金、钛合金和高温合金。小曲率半径弯管既能提高整体性能，实现结构减重，又有效地节省空间，是非常理想的结构形式。小曲率半径弯管常用成形方法有数控弯管机绕弯成形或推弯成形；对于弯曲半径Rb≤1(Rb为管件弯曲中性层的半径r与管材外径d之比)且有直壁段的管材，大多数采用对半冲压拼焊成形。

数控绕弯、充液压弯在管材弯曲时，弯曲变形区外侧材料受到拉应力的作用而伸长，内侧材料受到压应力的作用而缩短，内压推弯时管材内外侧主要受压应力；数控绕弯和内压推弯时由于管坯内侧有刚性支撑，截面的畸变率低，但是数控绕弯不适应于弯曲半径Rb≤1的管材，内压推弯不适用于弯曲直壁段的管材；单纯充液压弯因截面畸变严重，因减薄过大和容易起皱使得应用不多。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供了一种利用复合填充介质进行管材充液压弯的方法。

本发明是这样实现的，

一种利用复合填充介质进行管材充液压弯的方法，所述管材弯曲半径Rb≤1，t/d≤0.03，其中，t为管材厚度；d为管材外径；包括如下步骤：

步骤一、密封、定位阶段：首先根据管坯变形区域的长度将一定量复合填充介质放入管坯；然后将管坯放在压弯模具的凹模上端面，放置时使管坯有复合填充介质的部分正对模具型腔；左右推头同时运动挤进管坯直至推头顶持复合填充介质；压弯模具上的浮动压料块在竖直方向将管坯压紧；所述复合填充介质的具体复合形式包括铜芯管和包裹在铜芯管外的柔性环；

步骤二、低压支撑合模阶段：通过左右任一推头上的进液口充入液体，使液体经由与管坯内腔连通的复合填充介质输入管路进入管坯；液体通过推头外的增压器加压到一定压力即低压P₁并保持压力不变，凸模向下缓慢运动直至完成合模；

步骤三、高压胀形阶段：为凸模加载所需的压力，增压器加高压至胀形压力P₂使零件胀形到位；胀形若干分钟后增压器和凸模泄压，此时成形出满足要求的小曲率半径弯管；

步骤四；卸料阶段：凸模上行到位，左右推头退回到弯管外侧；取下弯管将复合填充材料倒出，成形完毕。

该技术方案克服了截面畸变和局部起皱的问题，填充介质和液压同时使用能很好控制零件变形行为，小弯管直壁段越长，避免零件在直壁段局部起皱；此外复合填充介质在管坯内部支撑时使管坯弯曲时受的压应力和拉应力相对减小，周向截面在管坯弯曲的内侧受到压应力，因复合填充介质的存在抵消部分压应力，阻止管坯周向截面随机变椭和周长变短，缩短管坯底端到最终型面的距离；高压胀形时零件底部受到拉应力相对减小，从而减小管坯局部的变形量。