薄壁管管端密封裝置及充液推彎成形方法
2023-04-26 20:20:31
薄壁管管端密封裝置及充液推彎成形方法
【專利摘要】本發明公開了一種薄壁管管端密封裝置及充液推彎成形方法，屬於金屬塑性成形【技術領域】。在本發明的薄壁管管端密封裝置中，中心螺杆前端設有密封塊、軸心設有第一導液槽，密封防護墊套在中心螺杆上緊貼密封塊，中心螺杆前端和密封防護墊置於薄壁管的管體內，環形鎖緊裝置套在薄壁管上向內擠壓出缺口；螺母通過在中心螺杆上的旋進壓緊缺口；端蓋與中心螺紋杆的末端連接，端蓋設有與第一導液槽連通的第二導液槽。本發明還包括利用上述薄壁管管端密封裝置充液推彎成形薄壁管的方法。本發明能夠較好保證管端密封的穩定性並且能控制調整內壓,消除薄壁管在彎曲成形時容易出現的各種缺陷，提高了薄壁彎管的整體成形效率。
【專利說明】薄壁管管端密封裝置及充液推彎成形方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種管材管端密封裝置及充液推彎成形方法，具體講是一種薄壁管管端密封裝置及充液推彎成形方法，屬於金屬塑性成形【技術領域】。
【背景技術】
[0002]薄壁金屬管一般指徑厚比大於50的金屬管。由於其實現了產品輕量化、強韌化和低能耗，目前在航空、航天以及汽車工業等領域得到廣泛運用。薄壁管的壁厚相對較薄，在彎曲成形時，容易發生外壁塌陷、內壁起皺、截面畸變等缺陷。現有的彎曲工藝雖然通過調整局部變形量、減小摩擦係數、施加反向推力等方式進行了改進，在一定程度上減少了薄壁管彎曲成形缺陷，但仍無法獲得完全合格的薄壁管彎曲件，影響到彎管類零件的正常使用。
[0003]為減少彎曲過程引起的外壁塌陷、內壁起皺及截面畸變的缺陷，現有技術彎曲方法中往往在管內充填填料，常用的填料有砂粒、柔性介質、松香或低熔點化合物等，採用砂粒或松香等作為填料填充時，不僅裝填耗時，且容易造成管材內部損傷，如中國發明專利CN102228922B公開了一種金屬管材內置鋼球彎曲成形的方法，該方法雖然可以實現管材的一般彎曲，但由於採用鋼球作為填料彎曲過程中會對管材內壁造成一定的磨損，因此不適用於薄壁金屬管的彎曲。
[0004]現有技術還有採用氣體或液體等柔性填料填充，這些填料無固定形狀，填充方便，可以均勻地傳遞壓力並且可實時調控壓力。但出於安全角度考慮，一般選用液體作為填料。選擇液體作為填料時，隨著推彎過程中薄壁管內的液體壓力不斷加大，因此必須薄壁管採用穩定的密封，否則無法進行正常的彎曲。目前薄壁管密封的方式中最常見是水平缸軸向密封，但在充液彎管的過程中，隨著管材的彎曲，管坯的兩端會向上翹曲，水平缸無法隨著管端的翹曲移動，因此無法將管材推彎成形。
【發明內容】
[0005]本發明在於提供一種薄壁管管端密封裝置及充液推彎成形方法，以解決現有技術金屬薄壁管推彎成形過程中管端密封裝置無法適應正常薄壁管推彎成形需求、管體容易出現外壁塌陷、內壁起皺、截面畸變的技術問題。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種薄壁管管端密封裝置，包括密封防護墊、環形鎖緊裝置、中心螺杆、導液槽、螺母和端蓋，所述中心螺杆的前端設有密封塊、軸心設有第一導液槽，所述密封防護墊套在中心螺杆上緊貼密封塊；所述中心螺杆前端和密封防護墊置於薄壁管的管體內；所述環形鎖緊裝置套在薄壁管上，用於將薄壁管向內擠壓出缺口 ；所述螺母通過在中心螺杆上的旋進壓緊缺口 ；所述端蓋與中心螺紋杆的末端連接，端蓋設有用於與液壓泵連接第二導液槽，所述第二導液槽與第一導液槽連通。
[0007]本發明中，所述環形鎖緊裝置包括外圈和穿過外圈的螺杆，所述螺杆在外圈內的前端活動連接有弧形叉，所述螺杆可以在外圈上自由旋進或旋出。
[0008]本發明中，所述螺杆在外圈外的後端設有手柄。[0009]本發明中，所述密封防護墊採用聚氨脂材料製成。
[0010]本發明中，所述缺口的截面為U型或V型。
[0011]本發明中，所述螺母為圓螺母、六角螺母或八角螺母。
[0012]本發明還提供了一種薄壁管充液推彎成形方法，其特徵在於包括以下步驟:
1)、將薄壁管的一端密封，另一端用上述薄壁管管端密封裝置進行密封；
2)、將密封好的薄壁管放入推彎模具內；
3)、將薄壁管管端密封裝置的端蓋上的第二導油槽與液壓泵連接，打開液壓泵，向薄壁管管內注入填充液體；
4)、注入填充液體後，將端蓋與衝頭連接；
5)、通過衝頭推動薄壁管運動，並通過液壓泵控制薄壁管內的液壓變化，最終將薄壁管推彎成形；
6)、將彎曲成形後的薄壁管一端密封處切割，並卸載下另一端的薄壁管管端密封裝置，將管體內部液體排出，最終獲得薄壁彎管。
[0013]本發明中，上述步驟I)中的薄壁管的一端通過將金屬片手工電弧焊、氬弧焊或雷射焊焊接在薄壁管的管口上進行密封。
[0014]本發明中，上述步驟I)中的薄壁管管端密封裝置進行密封步驟為:
1)、將套有密封防護墊的中心螺杆裝入到薄壁管的內，將環形鎖緊裝置套在薄壁管外，擰緊環形鎖緊裝置，在薄壁管上擠壓出缺口，阻止螺紋杆向管外移動；
2)、卸掉環形鎖緊裝置，擰緊螺母與密封防護墊配合壓緊缺口；
3)、在中心螺紋杆的末端擰緊端蓋。
[0015]本發明中，上述步驟3)、步驟4)中的填充液體為水、皂化液或高壓油。
[0016]發明的有益效果在於:(I)、本發明的薄壁管管端密封裝置能夠較好的密封薄壁管管端並且控制調整內壓，在進行推彎成形薄壁彎管的同時，還提供內部液壓支撐，方便了薄壁彎管的整體成形；(2)、本發明可以消除薄壁管在彎曲成形時容易出現的壓縮失穩缺陷；(3)、本發明應用範圍廣泛，適用於薄壁管的繞彎、壓彎、滾彎等多種成形；(4)、本發明製造成本低，不需要新的成形設備，成形後內部液體容易去除，且對薄壁管內壁無任何影響。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明薄壁管管端密封裝置結構示意圖；
圖2為本發明管端向內擠壓變形的環形鎖緊裝置示意圖；
圖3為本發明環形鎖緊裝置結構圖；
圖4為本發明推彎成形步驟流程圖；
圖5為填充液體後的薄壁管與衝頭連接的結構示意圖；
圖6為彎曲成形後的薄壁彎管主視圖；
圖7為彎曲成形後的薄壁彎管截面圖；
圖中，1-薄壁管、2-密封塊、3-密封防護墊、4-環形鎖緊裝置、5-中心螺杆、6-第一導液槽、7-螺母、8-端蓋、9-第二導液槽、10-填充液體、11-衝頭、12-外圈、13-螺杆、14-弧形叉、15-手柄。【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發明中的薄壁管管端密封裝置作詳細說明。
[0019]如圖1、2、3所示，本發明的薄壁管管端密封裝置，包括密封防護墊3、環形鎖緊裝置4、中心螺杆5、螺母7和端蓋8。中心螺杆5包括前端和末端，其前端連接設置有密封塊2，中心螺杆5的軸心設有供液體注入管體內的第一導液槽6，密封防護墊3套在中心螺杆5上緊貼密封塊2 ;中心螺杆5前端的密封塊2和密封防護墊3均置於薄壁管I的管體內；環形鎖緊裝置4套在薄壁管I上，用於將薄壁管I向內擠壓出缺口，缺口的截面為U型或V型；螺母7通過在中心螺杆5上的旋進壓緊缺口，螺母7數量可以根據需要設置；端蓋8擰在中心螺紋杆5的末端，端蓋8設有第二導液槽9與中心螺紋杆5軸心的第一導液槽6連通，端蓋8上的第二導液槽9用於與液壓泵連接。
[0020]環形鎖緊裝置4包括外圈12和穿過外圈12的螺杆13，螺杆13在外圈12內的前端設活動連接有弧形叉14，螺杆13在外圈12外的後端設有手柄15 ;旋轉手柄15，螺杆13在外圈12上自由旋進或旋出，從而帶動弧形叉14的進退。
[0021]上述防護墊密封防護墊3採用聚氨脂或其他同性能材料製成；螺母7為圓螺母、六角螺母或八角螺母。
[0022]本發明的薄壁管管端密封裝置使用過程中，先將套有密封防護墊3的中心螺杆5，安裝到薄壁管的內部，將環形鎖緊裝置4套在管坯外，旋轉環形鎖緊裝置4上的手柄15，使螺杆13在外圈12內旋進，從而推動弧形叉14前進，通過外圈12和弧形叉14相互間的擠壓，在管坯上擠壓出缺口 ；缺口卡住中心螺紋5桿使其不能向管外移動；旋轉手柄15卸掉環形鎖緊裝置4，擰緊螺母7，通過螺母7與密封防護墊3的配合對缺口進行緊密擠壓；在中心螺紋杆5的末端擰緊端蓋8，將端蓋8的第二導液槽9與中心螺紋杆5軸心的第一導液槽6連通，並將端蓋8的導液槽9與液壓泵連接，液壓泵通過端蓋8上的第二導液槽9和中心螺杆5上的第一導液槽6向薄壁管I內供填充液體10並根據需要控制管體內的液壓。
[0023]上述填充液體10可採用水、皂化液或高壓油。
[0024]下面結合附圖4、5、6、7和實施例對本發明的薄壁管充液推彎成形方法進行說明。
[0025]實施例1
1)、採用Imm厚的6061鋁合金板材卷焊為直徑為100_的鋁合金薄壁管，鋁合金薄壁管的軸向長度約為500mm ；
2)、將鋁合金薄壁管的一端用金屬片通過氬弧焊的焊接方法對管口進行密封；
3)、先將套有密封防護墊3的中心螺杆5裝入到鋁合金薄壁管的另一端內，將環形鎖緊裝置4套在鋁合金薄壁管另一端外，擰緊環形鎖緊裝置4在使用鋁合金薄壁管向內擠壓出缺口，以卡住中心螺紋5桿，使其不能向管外移動；
4)、卸掉環形鎖緊裝置4，擰上並旋緊六角螺母，使六角螺母與密封防護墊3的配合對缺口進行緊密擠壓；
5)、在中心螺紋杆5的末端擰緊端蓋8進行密封；
6)、將密封好的鋁合金薄壁管置入推彎模具內後，再進行合模；
7)、將端蓋8的導油槽9與液壓泵連接，打開液壓泵，往鋁合金薄壁管內部充填高壓
油； 8)、注入填充高壓油後，將端蓋8與衝頭11連接，如圖5所示；
9)、在一定壓力高壓油的支撐下，通過衝頭推動鋁合金薄壁管運動，推彎過程中通過液壓泵控制液壓的變化，進而實現對鋁合金薄壁管推彎成形性能的控制，最終將合金薄壁管推彎成形，如圖6、7所示；
10)、將彎曲成形後的鋁合金彎管一端的工藝段切割，並卸載下鋁合金彎管另一端的管端密封裝置，將管體內部填充的高壓油完全排出，最終獲得6061鋁合金薄壁彎管。
[0026]實施例2
1)、採用Imm厚的5083鋁合金板材卷焊為直徑為IOOmm的鋁合金薄壁管，鋁合金薄壁管的軸向長度約為600mm ；
2)、將鋁合金薄壁管的一端用金屬片通過電弧焊的焊接方法對管口進行密封；
3)、先將套有密封防護墊3的中心螺杆5裝入到鋁合金薄壁管的另一端內，將環形鎖緊裝置4套在鋁合金薄壁管另一端外，擰緊環形鎖緊裝置4在使用鋁合金薄壁管向內擠壓出缺口，以卡住中心螺紋5桿，使其不能向管外移動；
4)、卸掉環形鎖緊裝置4，擰上並旋緊圓螺母，使圓螺母與密封防護墊3的配合對缺口進行緊密擠壓；
5)、在中心螺紋杆5的末端擰緊端蓋8進行密封；
6)、將密封好的鋁合金薄壁管置入推彎模具內後，再進行合模；
7)、將端蓋8的導油槽9與液壓泵連接，打開液壓泵，往鋁合金薄壁管內部充填皂化
液；
8)、注入填充皂化液後，將端蓋8與衝頭11連接，如圖5所示；
9)、在一定壓力皂化液的支撐下，通過衝頭推動鋁合金薄壁管運動，推彎過程中通過液壓泵控制液壓的變化，進而實現對鋁合金薄壁管推彎成形性能的控制，最終將鋁合金薄壁管推彎成形，如圖6、7所示；
10)、將彎曲成形後的鋁合金彎管一端的工藝段切割，並卸載下鋁合金彎管另一端的管端密封裝置，將管體內部填充的皂化液完全排出，最終獲得5083鋁合金薄壁彎管。
[0027]實施例3
1)、採用壁厚Imm的不鏽鋼薄板實施卷焊為直徑為202mm的不鏽鋼薄壁管，不鏽鋼薄壁管的軸向長度約為700mm;
2)、將不鏽鋼薄壁管的一端用金屬片通過雷射焊的焊接方法對管口進行密封；
3)、先將套有密封防護墊3的中心螺杆5裝入到不鏽鋼薄壁管的另一端內，將環形鎖緊裝置4套在不鏽鋼薄壁管另一端外，擰緊環形鎖緊裝置4使不鏽鋼薄壁管向內擠壓出缺口，以卡住中心螺紋5桿，使其不能向管外移動；
4)、卸掉環形鎖緊裝置4，擰上並旋緊八角螺母，使八角螺母與密封防護墊3的配合對缺口進行緊密擠壓；
5)、在中心螺紋杆5的末端擰緊端蓋8進行密封；
6)、將密封好的鋁合金薄壁管置入推彎模具內後，再進行合模；
7)、將端蓋8的導油槽9與液壓泵連接，打開液壓泵，往不鏽鋼薄壁管內部注入充填
水；
8)、注入填充水後，將端蓋8與衝頭11連接，如圖5所示； 9)、在一定壓力水的支撐下，通過衝頭推動不鏽鋼薄壁管運動，推彎過程中通過液壓泵控制液壓的變化，進而實現對不鏽鋼薄壁管推彎成形性能的控制，最終將不鏽鋼薄壁管推彎成形，如圖6、7所示；
10)、將彎曲成形後的不鏽鋼彎管一端的工藝段切割，並卸載下不鏽鋼彎管另一端的管端密封裝置，將管體內部填充的水完全排出，最終獲得不鏽鋼薄壁彎管。
[0028]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下還可以做出若干改進，這些改進也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種薄壁管管端密封裝置，其特徵在於:包括密封防護墊(3)、環形鎖緊裝置(4)、中心螺杆(5)、螺母(7)和端蓋(8)，所述中心螺杆(5)的前端設有密封塊(2)、軸心設有第一導液槽(6)，所述密封防護墊(3)套在中心螺杆(5)上緊貼密封塊(2);所述中心螺杆(5)前端和密封防護墊(3)置於薄壁管(I)的管體內；所述環形鎖緊裝置(4)套在薄壁管(I)上，用於將薄壁管(I)向內擠壓出缺口 ；所述螺母(7)通過在中心螺杆(5)上的旋進壓緊缺口 ；所述端蓋(8)與中心螺紋杆(5)的末端連接，端蓋(8)設有與第一導液槽(6)連通的第二導液槽(9)。
2.根據權利要求1所述的薄壁管管端密封裝置，其特徵在於:所述環形鎖緊裝置(4)包括外圈(12)和穿過外圈的螺杆(13)，所述螺杆(13)在外圈(12)內的前端活動連接有弧形叉(14 )，所述螺杆(13 )可以在外圈(12 )上自由旋進或旋出。
3.根據權利要求2所述的薄壁管管端密封裝置，其特徵在於:所述螺杆(13)在外圈(12)外的後端設有手柄(15)。
4.根據權利要求1所述的薄壁管管端密封裝置，其特徵在於:所述密封防護墊(3)採用聚氨脂材料製成。
5.根據權利要求1所述的薄壁管管端密封裝置，其特徵在於:所述缺口的截面為U型或V型。
6.根據權利要求1所述的薄壁管管端密封裝置，其特徵在於:所述螺母(7)為圓螺母、六角螺母或八角螺母。
7.—種薄壁管充 液推彎成形方法，其特徵在於包括以下步驟: 1)、將薄壁管(I)的一端密封，另一端用權利要求1-6任一項所述薄壁管管端密封裝置進行密封； 2)、將密封好的薄壁管(I)放入推彎模具內； 3)、將薄壁管管端密封裝置的端蓋(8)上的第二導油槽(9)與液壓泵連接，打開液壓泵，向薄壁管(I)管內注入填充液體(10)； 4)、注入填充液體(10)後，將端蓋(8)與衝頭(11)連接； 5)、通過衝頭(11)推動薄壁管(I)運動，並通過液壓泵控制薄壁管(I)內的液壓變化，最終將薄壁管(I)推彎成形； 6)、將彎曲成形後的薄壁管(I)一端密封處切割，並卸載下另一端的管端密封裝置，將管體內部液體排出，最終獲得薄壁彎管。
8.根據權利要求7所述薄壁管充液推彎成形方法，其特徵在於:所述步驟I)中的薄壁管(I)的一端通過將金屬片手工電弧焊、氬弧焊或雷射焊焊接在薄壁管(I)的管口上進行密封。
9.根據權利要求7所述薄壁管充液推彎成形方法，其特徵在於:所述步驟I)中的薄壁管管端密封裝置進行密封步驟為: 1)、將套有密封防護墊(3)的中心螺杆(5)裝入到薄壁管(I)的內，將環形鎖緊裝置(4)套在薄壁管(I)外，擰緊環形鎖緊裝置(4)，在薄壁管(I)上擠壓出缺口，阻止螺紋(5)杆向管外移動； 2)、卸掉環形鎖緊裝置(4)，擰緊螺母(7)與密封防護墊(3)配合壓緊缺口； 3)、在中心螺紋杆(5)的末端擰緊端蓋(8)。
10.根據權利要求7所述薄壁管充液推彎成形方法，其特徵在於:所述步驟3)、步驟4)中的填充液體(1 0)為水、皂化液或高壓油。
【文檔編號】B21D9/16GK103722060SQ201310720343
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月24日 優先權日:2013年12月24日
【發明者】範敏鬱, 裴文嬌, 祁童百惠, 郭訓忠, 陶傑 申請人:南京航空航天大學