[发明专利]一种用于小弯曲半径管的弯曲成形方法及装置

权利要求书

1.一种用于小弯曲半径管的弯曲成形方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1：充填阶段

在管坯内部充填固体颗粒介质；

S2：安装和密封阶段

将充填后的管坯放入由固定模块和活动模块构成的成形模具型腔中，使用铜电极夹持管坯，在轨道上安装挡板，挡板推动第二水平冲头动作，使得第一水平冲头和第二水平冲头分别与管坯内充填的固体颗粒介质的两端接触，对管坯进行密封；

S3：加热阶段

管坯成形前，在铜电极与固定模块和活动模块接触的部分以及成形模具型腔内部涂覆绝缘涂料，通过铜电极对管坯施加电流进行加热，通过管坯外表面焊接的热电偶来测量管坯的温度，通过调整电流工艺参数控制管坯温度，待管坯温度达到实验所需温度条件后停止通电；

S4：成形阶段

通过第一水平冲头驱动管坯的右端部沿管坯轴向向内运动，通过垂直冲头驱动活动模块推动管坯沿垂直于管坯的方向运动，同时第二水平冲头随着活动模块一同沿垂直于管坯的方向运动，此时管坯发生剪切弯曲变形；通过挡板带动第二水平冲头沿管坯的轴向运动，使得管坯的左端部沿管坯轴向向内运动，所述垂直冲头、所述第一水平冲头和所述第二水平冲头均由控制系统控制；

S5：管坯的圆角半径R和直壁区成形高度h达到设定值时，停止垂直冲头、第一水平冲头和第二水平冲头的进给，获得成形管件；

S6：成形结束阶段

垂直冲头、第一水平冲头和第二水平冲头复位，打开成形模具，取出成形管件，清空成形管件内部的固体颗粒介质，得到小弯曲半径管件。

2.根据权利要求1所述的用于小弯曲半径管的弯曲成形方法，其特征在于：步骤S1中的管坯的截面形状为圆形或椭圆形或不同长宽比的矩形。

3.根据权利要求1所述的用于小弯曲半径管的弯曲成形方法，其特征在于：步骤S1中的固体颗粒介质为小直径钢球介质或聚氨酯颗粒介质或沙粒介质。

4.根据权利要求1所述的用于小弯曲半径管的弯曲成形方法，其特征在于：步骤S2中，管坯成形前，在铜电极与固定模块和活动模块接触的部分以及成形模具型腔内部涂覆绝缘涂料，涂覆绝缘涂料的表面必须清洁、干燥、无污染物且具有25-40μm的粗糙度，在涂覆过程中需保证工作环境温度在10-60℃之间，空气相对湿度不大于70％。

5.根据权利要求1所述的用于小弯曲半径管的弯曲成形方法，其特征在于：步骤S2中的管材密封方式为刚性密封。

6.根据权利要求1所述的用于小弯曲半径管的弯曲成形方法，其特征在于：步骤S3中的铜电极的夹持部的形状与管坯的形状相匹配。

7.根据权利要求1所述的用于小弯曲半径管的弯曲成形方法，其特征在于：步骤S3中的管坯加热方式为自阻加热，铜电极通过高频加热电源提供电流，通过高频加热电源控制管坯的电流密度，从而调节管坯的表面温度。

8.根据权利要求1所述的用于小弯曲半径管的弯曲成形方法，其特征在于：步骤S5中，若管坯的圆角半径R和直壁区成形高度h未达到设定值，重复步骤S3和步骤S4，直至管坯的圆角半径R和直壁区成形高度h达到设定值。

9.一种用于小弯曲半径管的弯曲成形装置，其特征在于：包括由固定模块和活动模块组成的成形模具，所述活动模块的上侧设有一垂直冲头，所述固定模块和所述活动模块内分别设有一铜电极，两根所述铜电极的一端分别夹持在设置于所述成形模具型腔内的管坯的两侧，两根所述铜电极的另一端均与一高频加热电源电连接，所述管坯的一端设有一第一水平冲头，所述管坯的另一端设有一第二水平冲头，所述垂直冲头的一端和所述第一水平冲头的一端分别与一油缸连接，所述第二水平冲头的一端通过挡板与另一油缸连接，所述第一水平冲头的另一端和所述第二水平冲头的另一端分别设置于所述固定模块和所述活动模板内并与所述管坯同轴设置，所述挡板设置于一轨道内并能够在所述轨道内沿所述管坯轴向滑动。

10.根据权利要求9所述的用于小弯曲半径管的弯曲成形装置，其特征在于：所述垂直冲头、所述第一水平冲头和所述第二水平冲头均由控制系统进行控制，所述垂直冲头、所述第一水平冲头和所述第二水平冲头均由压力机提供动力。