管材液壓成型

1、1.內(nèi)高壓成形技術種類2011-12-13 16:11:22| 分類： | 標簽： |字號大中小 訂閱1.內(nèi)高壓成形技術種類內(nèi)高壓成形(Internal High Pressure Forming)是以管材作坯料，通過管材內(nèi)部施加高壓液體和軸向補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，又稱為管材液壓成形（Tube Hydroforming）或水壓成形。按成形零件的種類，內(nèi)高壓成形分為三類：（1）變徑管內(nèi)高壓成形；（2）彎曲軸線構件內(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大于二端管徑。其成形

2、工藝過程可以分為三個階段，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，實現(xiàn)管端沖頭密封；成形階段（圖1b），對管內(nèi)液體加壓脹形的同時，兩端的沖頭按照設定的加載曲線向內(nèi)推進補料，在內(nèi)壓和軸向補料的聯(lián)合作用下使管坯基本貼靠模具，這時除了過渡區(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)高壓成形工藝過程圖2 截面變化彎曲軸線管件內(nèi)高壓成形工藝過程包

3、括彎曲、預成形、內(nèi)高壓成形等主要工序，如圖3所示。由于構件的軸線為二維或三維曲線，先需要經(jīng)過彎曲工序，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)，彎曲后一般要進行預成形。有時與液壓沖孔工序結合，成形后在液壓支撐下直接沖孔。(a) 管材(b) 彎曲(c) 預成形(d) 內(nèi)高壓成形圖3 彎曲軸線管件內(nèi)高壓成形工藝過程三通管的成形工藝過程分為三個階段：成形初期（圖4a），管材內(nèi)施加一定的內(nèi)壓，中間沖頭不動，左右沖頭同時進行軸向補料，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始，內(nèi)壓繼續(xù)增加，按照給定的內(nèi)壓與三個沖頭匹配的曲線，左

4、右沖頭繼續(xù)進給補料，中間沖頭開始后退，后退中要保持著與支管頂部的接觸，并對支管頂部施加一定的反推力，以防止支管頂部的過度減薄造成開裂；成形后期（圖4c），左右沖頭停止進給，中間沖頭停止后退，迅速增加內(nèi)壓進行整形使支管頂部過渡圓角達到設計要求。(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)高壓成形工藝過程多通管件的種類較多，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；按對稱性，分為對稱和非對稱多通管。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用最多的結構形式。(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)高壓成形技術特點內(nèi)高壓成形技術主要的特點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或二個以上半片再焊接成整體，為了減少焊接變形，一般采用點焊，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比較簡單，很難滿足結構設計的需要。由于內(nèi)高壓成形能加工沿著構件軸線截面形狀和尺寸不同的封閉空心截面零件，可以達到減輕

6、質量、節(jié)約材料和簡化工藝的目的。 (d) X型四通管(a)MIG焊搭接結構 (b)點焊搭接結構 (c) 整體封閉截面結構圖6 封閉截面和搭焊截面結構（單位：mm）從工藝技術角度，內(nèi)高壓成形與沖壓焊接工藝相比的主要優(yōu)點有：（1）減輕重量，節(jié)約材料。前面舉例詳細介紹了內(nèi)高壓成形件實現(xiàn)結構減重的方法。對于地盤和車身框梁類結構件，內(nèi)高壓成形件比沖壓件減輕2040；對于空心軸類件可以減輕4050%。（2）減少零件和模具數(shù)量，降低模具費用。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，副車架沖壓件零件數(shù)量由6個，內(nèi)高壓成形件減少到1個。（3）可減少后續(xù)機械加工和組裝焊接量。以散熱器支架為例，散熱面積增加43%，焊點由174個減少到20個，裝配工序由13道減少到6道，生產(chǎn)率提高66%；（4）提高強度與剛度，尤其疲勞強度。仍以散熱器支架為例，垂直方向提高39%；水平方向提高50%。（5）