管材液壓成型

1、1.內(nèi)高壓成形技術(shù)種類(lèi)2011-12-13 16:11:22| 分類(lèi)： | 標(biāo)簽： |字號(hào)大中小 訂閱1.內(nèi)高壓成形技術(shù)種類(lèi)內(nèi)高壓成形(Internal High Pressure Forming)是以管材作坯料，通過(guò)管材內(nèi)部施加高壓液體和軸向補(bǔ)料把管材壓入到模具型腔使其成形為所需形狀的工件。由于使用乳化液（在水中添加少量的防腐劑等組成）作為水傳力介質(zhì)，又稱(chēng)為管材液壓成形（Tube Hydroforming）或水壓成形。按成形零件的種類(lèi)，內(nèi)高壓成形分為三類(lèi)：（1）變徑管內(nèi)高壓成形；（2）彎曲軸線構(gòu)件內(nèi)高壓成形；（3）多通管內(nèi)高壓成形。變徑管是指管件中間一處或幾處的管徑或周長(zhǎng)大于二端管徑。其成形

2、工藝過(guò)程可以分為三個(gè)階段，如圖1所示。初始充填階段（圖1a）模具閉合后，將管的兩端用水平?jīng)_頭密封，使管坯內(nèi)充滿液體，并排出氣體，實(shí)現(xiàn)管端沖頭密封；成形階段（圖1b），對(duì)管內(nèi)液體加壓脹形的同時(shí)，兩端的沖頭按照設(shè)定的加載曲線向內(nèi)推進(jìn)補(bǔ)料，在內(nèi)壓和軸向補(bǔ)料的聯(lián)合作用下使管坯基本貼靠模具，這時(shí)除了過(guò)渡區(qū)圓角以外的大部分區(qū)域已經(jīng)成形；整形階段（圖1c），提高壓力使過(guò)渡區(qū)圓角完全貼靠模具而成形為所需的工件。從截面形狀看，可以把管材的圓截面變?yōu)榫匦?、梯形、橢圓形或其它異型截面，如圖2。（a）充填階段（b）成形階段(c ) 整形階段圖1 變徑管件內(nèi)高壓成形工藝過(guò)程圖2 截面變化彎曲軸線管件內(nèi)高壓成形工藝過(guò)程包

3、括彎曲、預(yù)成形、內(nèi)高壓成形等主要工序，如圖3所示。由于構(gòu)件的軸線為二維或三維曲線，先需要經(jīng)過(guò)彎曲工序，將管材彎曲成和零件軸線相同或相近的形狀。為了確保管材順利放到模具內(nèi)，彎曲后一般要進(jìn)行預(yù)成形。有時(shí)與液壓沖孔工序結(jié)合，成形后在液壓支撐下直接沖孔。(a) 管材(b) 彎曲(c) 預(yù)成形(d) 內(nèi)高壓成形圖3 彎曲軸線管件內(nèi)高壓成形工藝過(guò)程三通管的成形工藝過(guò)程分為三個(gè)階段：成形初期（圖4a），管材內(nèi)施加一定的內(nèi)壓，中間沖頭不動(dòng)，左右沖頭同時(shí)進(jìn)行軸向補(bǔ)料，支管頂部尚未接觸中間沖頭，處于自由脹形狀態(tài)；成形中期（圖4b），從支管頂部與中間沖頭接觸開(kāi)始，內(nèi)壓繼續(xù)增加，按照給定的內(nèi)壓與三個(gè)沖頭匹配的曲線，左

4、右沖頭繼續(xù)進(jìn)給補(bǔ)料，中間沖頭開(kāi)始后退，后退中要保持著與支管頂部的接觸，并對(duì)支管頂部施加一定的反推力，以防止支管頂部的過(guò)度減薄造成開(kāi)裂；成形后期（圖4c），左右沖頭停止進(jìn)給，中間沖頭停止后退，迅速增加內(nèi)壓進(jìn)行整形使支管頂部過(guò)渡圓角達(dá)到設(shè)計(jì)要求。(a) 自由脹形階段(b) 支管成形階段(c) 整形階段圖4 三通管內(nèi)高壓成形工藝過(guò)程多通管件的種類(lèi)較多，按照多通數(shù)量分為直三通管（T型管）、斜三通管（Y型管）、U型三通管、X型四通管和五通以上的多通管，如圖5所示。按主管、支管直徑大小分為等徑和異徑多通管；按軸線形狀，分為直線和曲線多通管；按對(duì)稱(chēng)性，分為對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)多通管。按照壁厚大小，分為厚壁和薄壁多通

5、管，薄壁一般指壁厚0.5mm 2mm的管件。T型和Y型三通管件是多通管中應(yīng)用最多的結(jié)構(gòu)形式。(a) T型三通管 (b) Y型三通管 (c) U型三通管圖5 典型的多通管件2內(nèi)高壓成形技術(shù)特點(diǎn)內(nèi)高壓成形技術(shù)主要的特點(diǎn)是整體成形軸線為二維或三維曲線的異型截面空心零件，從管材的初始圓截面可以成形為矩形、梯形、橢圓形或其他異型的封閉截面。傳統(tǒng)制造工藝一般為先沖壓成形二個(gè)或二個(gè)以上半片再焊接成整體，為了減少焊接變形，一般采用點(diǎn)焊，因此得到的不是封閉的截面，如圖6。此外，沖壓件的截面形狀相對(duì)比較簡(jiǎn)單，很難滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要。由于內(nèi)高壓成形能加工沿著構(gòu)件軸線截面形狀和尺寸不同的封閉空心截面零件，可以達(dá)到減輕

6、質(zhì)量、節(jié)約材料和簡(jiǎn)化工藝的目的。 (d) X型四通管(a)MIG焊搭接結(jié)構(gòu) (b)點(diǎn)焊搭接結(jié)構(gòu) (c) 整體封閉截面結(jié)構(gòu)圖6 封閉截面和搭焊截面結(jié)構(gòu)（單位：mm）從工藝技術(shù)角度，內(nèi)高壓成形與沖壓焊接工藝相比的主要優(yōu)點(diǎn)有：（1）減輕重量，節(jié)約材料。前面舉例詳細(xì)介紹了內(nèi)高壓成形件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)減重的方法。對(duì)于地盤(pán)和車(chē)身框梁類(lèi)結(jié)構(gòu)件，內(nèi)高壓成形件比沖壓件減輕2040；對(duì)于空心軸類(lèi)件可以減輕4050%。（2）減少零件和模具數(shù)量，降低模具費(fèi)用。內(nèi)高壓成形件通常僅需要一套模具，而沖壓件大多需要多套模具。例如，副車(chē)架沖壓件零件數(shù)量由6個(gè)，內(nèi)高壓成形件減少到1個(gè)。（3）可減少后續(xù)機(jī)械加工和組裝焊接量。以散熱器支架為例，散熱面積增加43%，焊點(diǎn)由174個(gè)減少到20個(gè)，裝配工序由13道減少到6道，生產(chǎn)率提高66%；（4）提高強(qiáng)度與剛度，尤其疲勞強(qiáng)度。仍以散熱器支架為例，垂直方向提高39%；水平方向提高50%。（5）