一種內(nèi)壓成形與熱處理一體化裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種一體化裝置及方法，尤其涉及一種內(nèi)壓成形與熱處理一體化裝置及方法，屬于工業(yè)制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)制造中，成形、成性一體化是同時(shí)獲得構(gòu)件最佳使用性能并提高生產(chǎn)效率的最佳技術(shù)途徑?？招慕孛鏄?gòu)件具有高的抗彎模量和抗扭模量，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化的最佳結(jié)構(gòu)形式，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車(chē)和自行車(chē)等領(lǐng)域。
[0003]中空構(gòu)件熱處理時(shí)，由于內(nèi)部沒(méi)有支撐，組織應(yīng)力會(huì)引起截面形狀變化，因此無(wú)法同時(shí)獲得高的形狀精度和組織性能；目前空心截面構(gòu)件生產(chǎn)中仍廣泛采用鍛壓裝置進(jìn)行鍛壓成形和熱處理分開(kāi)進(jìn)行的方法，此種裝置及方法性能不穩(wěn)定，工藝復(fù)雜、作業(yè)效率低下且成品精度低、合格率低，這阻礙了該類(lèi)構(gòu)件的大量生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用。因此需要一種更加先進(jìn)科學(xué)的裝置及技術(shù)方法可實(shí)現(xiàn)空心截面構(gòu)件的成形、成性一體化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問(wèn)題中的不足之處，本發(fā)明提供了一種內(nèi)壓成形與熱處理一體化裝置及方法。
[0005]為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種內(nèi)壓成形與熱處理一體化裝置，包括密封沖頭、合模推板、模具、加熱器件，密封沖頭分為下密封沖頭和上密封沖頭；合模推板分為右推板和左推板兩部分；模具分為左模和右模兩部分，模具位于合模推板的右推板和左推板之間；
[0006]模具的右模與右推板相連接，模具的左模與左推板相連接；模具的左模和右模上均設(shè)置有彈性器件；加熱器件分別嵌在左模和右模內(nèi)；
[0007]下密封沖頭和上密封沖頭上均開(kāi)有介質(zhì)通道；下密封沖頭通過(guò)單向閥和介質(zhì)通道開(kāi)關(guān)與液體介質(zhì)源相連通；上密封沖頭通過(guò)介質(zhì)通道、溢流閥和泄壓閥與外界相通；加熱器件通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)和電源相連接；導(dǎo)線(xiàn)上設(shè)置有電源開(kāi)關(guān)。
[0008]加熱器件為感應(yīng)線(xiàn)圈；模具為陶瓷模具。
[0009]加熱器件為低電阻率銅合金電極，電極與模具間絕緣，合模過(guò)程中電極與管坯端部接觸并抱緊。模具與管坯接觸的型面為絕緣材料。
[0010]電源為大功率電源，大功率電源為電流范圍O?5000000A，電壓范圍O?36V的電源。
[0011]電源為脈沖電流電源，脈沖頻率O?10000Hz，幅值O?100000A，電壓范圍O?100000V的電源。
[0012]內(nèi)壓成形與熱處理一體化方法，其具體步驟為:
[0013]a、根據(jù)欲加工的中空構(gòu)件的形狀采用相應(yīng)的加熱器件、下密封沖頭、上密封沖頭和模具；
[0014]b、選擇合適的液體介質(zhì)，液體介質(zhì)為可氣化介質(zhì)，氣化溫度隨壓力的升高而升尚;
[0015]C、根據(jù)中空構(gòu)件的成形溫度，調(diào)整泄壓閥的開(kāi)閥壓力；
[0016]d、將液體介質(zhì)源內(nèi)部壓力調(diào)至工藝需求值，其要點(diǎn)為介質(zhì)源內(nèi)部壓力小于泄壓閥的開(kāi)閥壓力，一般應(yīng)為O?20MPa ；
[0017]C、選擇形狀合適的初始管坯，將初始管坯放在下密封沖頭上，然后下密封沖頭和上密封沖頭對(duì)管坯密封；打開(kāi)介質(zhì)通道開(kāi)關(guān)，液體介質(zhì)在自身內(nèi)部壓力作用下通過(guò)單向閥和介質(zhì)通道充填管坯內(nèi)腔，至溢流閥有液體介質(zhì)溢出，然后關(guān)閉溢流閥；
[0018]f、電源開(kāi)關(guān)閉合，加熱器件通電，初始管坯溫度逐步升高；與此同時(shí)，合模推板的右推板和左推板開(kāi)始對(duì)向運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)模具的左模和右模逐漸合模，左模和右模的內(nèi)型面與初始管坯接觸，初始管坯在合模推板的推力和內(nèi)部壓力的共同作用下開(kāi)始變形，合模推板持續(xù)運(yùn)動(dòng)，至模具完全閉合，并施加合模力；
[0019]g、隨著通電持續(xù)，管坯溫度升至液體介質(zhì)氣化溫度，液體介質(zhì)氣化，并導(dǎo)致內(nèi)部壓力升高，當(dāng)內(nèi)部壓力升至泄壓閥開(kāi)啟后，內(nèi)部壓力和初始管坯溫度恒定；在該過(guò)程中初始管坯在內(nèi)部壓力作用下貼模成形。其要點(diǎn)為電源功率應(yīng)保證自電源開(kāi)關(guān)閉合至管坯貼模成形應(yīng)在O?60秒內(nèi)完成；
[0020]h、根據(jù)中空構(gòu)件的熱處理溫度，調(diào)整泄壓閥的開(kāi)閥壓力，其要點(diǎn)為，液體介質(zhì)在該壓力下的氣化溫度等于成形件在快速加熱模式下所需的熱處理加熱溫度；
[0021]1、當(dāng)泄壓閥在液體介質(zhì)氣化壓力作用下打開(kāi)，并向外界排出蒸汽，繼續(xù)通電O?60秒，其要點(diǎn)為初始管坯組織達(dá)到快速加熱的熱處理要求，然后斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，打開(kāi)溢流閥；
[0022]j、關(guān)閉介質(zhì)通道開(kāi)關(guān)，打開(kāi)模具，取出成形件；成形及熱處理結(jié)束。
[0023]步驟c中的成形溫度為成形件的熱成形溫度或成形件在快速加熱模式下所需的熱處理加熱溫度。
[0024]初始管坯為等截面管坯或變截面管坯。
[0025]初始管還為鋁合金管或鎂合金管或高強(qiáng)鋼管或鈦合金管；鋁合金管為2000系、5000系6000系或7000系鋁合金。
[0026]本發(fā)明設(shè)計(jì)科學(xué)合理、性能穩(wěn)定、工藝簡(jiǎn)單、做業(yè)效率高且成品精度及合格率高，具有較強(qiáng)的推廣價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為本發(fā)明采用感應(yīng)線(xiàn)圈加熱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2為本發(fā)明采用電極通電加熱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖3為圖1中A-A面的剖面圖。
[0030]圖4為圖1壓制初始管坯完成后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖5為圖4中B-B面的剖面圖。
[0032]圖中:1、右推板；2、加熱器件；3、下密封沖頭；4、單向閥；5、液體介質(zhì)源；6、介質(zhì)通道開(kāi)關(guān)；7、介質(zhì)通道；8、左推板；9、導(dǎo)線(xiàn)；10、電源開(kāi)關(guān)；11、左t旲；12、電源；13、彈性器件；14、上密封沖頭；15、溢流閥；16、泄壓閥；17、初始管坯；18、右模；19、初始管坯成形件。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0034]如圖1-圖5所示，本發(fā)明包括加熱器件2、單向閥4、液體介質(zhì)源5、介質(zhì)通道開(kāi)關(guān)
6、介質(zhì)通道7、導(dǎo)線(xiàn)9、電源開(kāi)關(guān)10、電源12、彈性器件13、溢流閥15、泄壓閥16、初始管坯17、合模推板和模具。
[0035]密封沖頭分為下密封沖頭3和上密封沖頭14。合模推板分為右推板I和左推板8兩部分。模具分為左模11和右模18兩部分。模具位于合模推板的右推板I和左推板8之間。
[0036]模具的右模18與右推板I相連接，模具的左模11與左推板8相連接。模具的左模11和右模18上均設(shè)置有彈性器件13 ;加熱器件2嵌在左模11和右模18內(nèi)。下密封沖頭3和上密封沖頭14上均開(kāi)有介質(zhì)通道7。下密封沖頭3通過(guò)單向閥4和介質(zhì)通道開(kāi)關(guān)6與液體介質(zhì)源5相連通。上密封沖頭14通過(guò)介質(zhì)通道7、溢流閥15和泄壓閥16與外界相通。加熱器件2通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)9和電源12相連接。導(dǎo)線(xiàn)9上設(shè)置有電源開(kāi)關(guān)10。
[0037]內(nèi)壓成形與熱處理一體化方法，其具體步驟如下:
[0038]1、根據(jù)欲加工的中空構(gòu)件的形狀采用相應(yīng)的加熱器件2、下密封沖頭3、上密封沖頭14和模具。
[0039]2、選擇合適的液體介質(zhì)，液體介質(zhì)為可氣化介質(zhì)，氣化溫度隨壓力的升高而升高。
[0040]3、根據(jù)中空構(gòu)件的成形溫度，調(diào)整泄壓閥16的開(kāi)閥壓力。
[0041]4、將液體介質(zhì)源內(nèi)部壓力調(diào)至工藝需求值，其要點(diǎn)為介質(zhì)源內(nèi)部壓力小于泄壓閥16的開(kāi)閥壓力，一般應(yīng)為O?20MPa。
[0042]5、選擇形狀合適的初始管坯17，將初始管坯17放在下密封沖頭3上，然后下密封沖頭3和上密封沖頭14對(duì)管坯密封；打開(kāi)介質(zhì)通道開(kāi)關(guān)6，液體介質(zhì)在自身內(nèi)部壓力作用下通過(guò)單向閥4和介質(zhì)通道7充填管坯內(nèi)腔，至溢流閥15有液體介質(zhì)溢出，然后關(guān)閉溢流閥15。
[0043]6、電源開(kāi)關(guān)10閉合，加熱器件2通電，初始管坯17溫度逐步升高。與此同時(shí)，合模推板的右推板I和左推板8開(kāi)始對(duì)向運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)模具的左模11和右模18逐漸合模，左模11和右模18的內(nèi)型面與初始管坯接觸，初始管坯在合模推板的推力和內(nèi)部壓力的共同作用下開(kāi)始變形，合模推板持續(xù)運(yùn)動(dòng)，至模具完全閉合，并施加合模力。
[0044]7、隨著通電持續(xù)，管坯溫度升至液體介質(zhì)氣化溫度，液體介質(zhì)氣化，并導(dǎo)致內(nèi)部壓力升高，當(dāng)內(nèi)部壓力升至泄壓閥16開(kāi)啟后，內(nèi)部壓力和初始管坯溫度恒定；在該過(guò)程中初始管坯17在內(nèi)部壓力作用下貼模成形。其要點(diǎn)為電源功率應(yīng)保證自電源開(kāi)關(guān)10閉合至管還貼模成形應(yīng)在O?60秒內(nèi)完