[发明专利]一种用于小弯曲半径管的弯曲成形方法及装置

说明书

本发明公开了一种用于小弯曲半径管的弯曲成形方法，包括以下步骤，S1：在管坯内充填固体颗粒介质；S2：将管坯放入成形模具中并进行密封；S3：对管坯施加电流，待管坯温度达到实验所需温度条件后停止通电；S4：驱动管坯的右端部沿轴向向内运动，驱动管坯左侧沿切向运动，管坯发生剪切弯曲变形，驱动管坯的左端部沿轴向向内运动；S5:管坯成形尺寸达到设定值时，停止进给，获得成形管件；S6：冲头复位，打开成形模具，取出成形管件，清空管坯内固体颗粒介质，得到小弯曲半径管件。本发明可解决常温下现有管材弯曲成形技术中成形极限低的难题，获得的成形管件具有弯曲半径小，成形精度高，整形性能优良等特点。

技术领域

本发明涉及管材弯曲成形技术领域，特别是涉及一种用于小弯曲半径管的弯曲成形方法及装置。

背景技术

近年来，小弯曲半径管以能够有效节省空间、实现结构减重等特点，在航空、航天领域获得了日益广泛的应用。尤其是钛合金材料的小弯曲半径管，具有密度小、比强度高、抗蚀性能好、耐热性高、焊接性能好以及无磁等优点，应用于小型航天发动机管路系统和无人机管路系统中。

目前，传统的管材弯曲工艺如推弯、折弯、充液压弯、数控绕弯等，只能成形相对弯曲半径R_b≥1.0(R_b为管件弯曲中性层的半径r与管材直径 D之比)的管件，当弯曲半径过小时，可能会产生破裂，起皱甚至截面形状畸变等缺陷，因此不能成形相对弯曲半径R_b≤0.5的管件。采用半管冲压后焊接工艺制造的极小弯曲半径管，由于焊缝的存在，影响结构的整体可靠性。

传统管材弯曲成形中缺陷的产生是由其拉压变形机制所决定的，因此国内外研究学者提出以剪切变形机制为主的剪切弯曲成形方法，以用于制造相对弯曲半径R_b≤0.5的极小弯曲半径管。最早的剪切弯曲成形工艺是常温下的芯轴剪切弯曲成形，用来成形纯铝等材料的管件。采用芯轴剪切弯曲成形得到的小弯曲半径管圆角贴模效果很好，但是管件在发生剪切变形的直壁区没有内部支撑，因此不能贴合成形模具，成形件尺寸精度较低。为解决这一问题提出了充液剪切弯曲成形工艺，通过管件内部的液体介质提供支撑压力，直壁区材料能顺利贴合成形模具，成形件尺寸精度很高，因此被广泛应用于铝合金等材料的小弯曲半径管成形。

对于钛合金等难变形材料，在常温下硬化指数较小，变形抗力大，成形性能较差，管材易于发生过度减薄甚至破裂以及起皱缺陷，常温下采用上述成形工艺难以成形出变形量较大的小弯曲半径管件，无法用于空间较大的管路系统中，极大地制约了其应用范围。为了克服常温下材料本身成形能力的局限，国内学者提出了芯轴差温剪切弯曲成形方法：通过放置在成形模具中加热棒的加热作用实现成形模具和管坯温度的提升，使用芯轴提供管内支撑力，通过成形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。但与常温下芯轴剪切弯曲成形相同的是，该方法在成形过程中管材直壁区无内压支撑，成形管件存在截面畸变大，难以贴合成形模具等问题。此外，成形模具和管件的整体加热的效率较低，同时也会导致成形模具型腔尺寸的变化，成形件的尺寸精度难以控制。

综上所述，现有技术中存在以下问题：由于钛合金等难变形材料管材很难成形出尺寸精度高、变形程度大的小弯曲半径管件。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于小弯曲半径管的弯曲成形方法及装置，以解决上述现有技术存在的问题，使获得的成形管件具有弯曲半径小，成形精度高，整形性能优良等特点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种用于小弯曲半径管的弯曲成形方法，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