本发明专利技术公开了一种实现中空金属构件高温气压胀形的装置，包括模具，模具分为上下两部分，每部分均分为内层和外层，外层为下模主体和上模主体；下模主体和上模主体对应布置；内层为内膜；下模主体固定在下模架上，下模主体和下模架之间设置有垫板；下模主体的两端各设置有一个主挡板、侧面各设置有一个侧挡板；主挡板的底板和侧板之间有一95°～110°的夹角；下模主体或上模主体上设置有凹形通道，凹形通道内嵌置有感应线圈；凹形通道之间的间距与感应线圈之间的间距相同，均为1～10mm。其工艺步骤分为四步。本发明专利技术不仅能降低成型设备投资、减小成形力，并且能够在高温下成形包括铝合金、镁合金以及高强钢在内的相关金属材料中空件。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种装置及工艺，尤其涉及一种基于轴向温度及压力实现中空构件高 温气压胀形的装置及工艺，属于工业制造
技术介绍
近年来，随着石油资源价格不断上涨，其储存量的日益紧张和不断严重的环境问 题，各国对汽车排放标准的要求越来越高。基于各种因素的影响，现在全球先进的汽车制造 业已经引领汽车制造向着低碳、绿色、节能环保和碰撞安全性等主要方向进行着快速发展。 为了缓解能源压力和满足汽车消费者日益提高的质量需求，汽车轻量化成为汽车 制造领域研究的主要方向之一。实现汽车轻量化有两条基本途径：其一是优化更改汽车车 身，底盘结构，缩小零部件尺寸，降低零部件重量；其二是采用轻量化材料，如高强度钢、轻 质合金、复合材料以及夹层板材等材料代替传统的钢铁材料。 结构件的轻质、高强度是实现汽车轻量化亟待解决的关键问题之一，随着材料科 学和制造技术的不断发展，一些新型材料开始得到大量应用。然而，这些材料在常温下普遍 存在成形性差，成形应力高，对模具磨损大等问题，传统的模具和工艺无法满足生产要求。 针对轻质材料在常温下成型困难的问题，出现两种高温快速成型技术，即高温金属气压成 形和快速塑性成形。 在汽车领域里，高强超高强钢中空件的使用就是汽车轻量化的一种方法，然而高 强、超高强钢以及铝合金、镁合金等金属在常温状态下，成形性差，无法成型截面复杂的中 空构件；或者由于室温下的高强度所需的成型压力极高，因此对模具、压机等设备的要求 高，投入的成本的较高，故需要新的模具和方法来解决这些问题。 另外，对于内高压成形技术，迄今为止一直需要解决的一个关键问题就是构件壁 厚减薄率的控制，尽可能实现成形后构件各处壁厚的均匀性。传统意义上的低温内高压成 形以及模具设计由于金属塑性有限以及模具的诸多限制，使得成形后构件无法获得较小的 圆角半径，并且在圆角半径较小的地方壁厚减薄率极高，易在该位置破损。因此需要一种全 新的能实现中空金属构件高温气压胀形的装置及工艺。
技术实现思路
为了解决上述问题中的不足之处，本专利技术提供了一种一种实现中空金属构件高温 气压胀形的装置及工艺。 为了解决以上技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种实现中空金属构件高温 气压胀形的装置，包括模具，模具分为上下两部分，每部分均分为内层和外层，外层为下模 主体和上模主体；下模主体和上模主体对应布置；内层为内膜；下模主体固定在下模架上， 下模主体和下模架之间设置有垫板；下模主体的两端各设置有一个主挡板、侧面各设置有 一个侧挡板；主挡板的底板和侧板之间有一 95°?110°的夹角；下模主体或上模主体上 设置有凹形通道，凹形通道内嵌置有感应线圈；凹形通道之间的间距与感应线圈之间的间 距相同，均为1?1〇_。 垫板上设由对上模主体和下模主体起固定作用的定位键槽；主挡板和垫板均通过 螺栓固定在下模架或上模架上。 下模主体的四个角处各设置有一个导柱，导柱和设置在上模主体四角的导套相匹 配。 内膜通过两块上压板被固定压制在上模主体或下模主体的内部；上压板与上模主 体或下模主体采用铆钉结合。 感应线圈位于下模主体、上模主体与内膜之间；感应线圈为多个，多个感应线圈共 同组成感应线圈组，下模主体和上模主体中各布置有一个感应线圈组，感应线圈组中的单 个的感应线圈被导水软管连接成一组通路，形成一组冷却水。 下模主体和上模主体吻合后形成模具内腔；感应线圈上均设置有一个金属触头。 中空金属构件高温气压胀形的工艺，其工艺步骤为： a、管坯预处理，包括预热或预弯曲，通过感应加热、电接触加热或加热炉加热至 300?900°C，也可以不用预热，直接将管坯置于模具中进行加热； b、管坯快速置于模具的下模主体中，在压机合模力的作用下合模后保压，保压压 力不低于100吨，并通过压机上两水平缸推动密封顶头将两管坯两端部密封，同时通过内 嵌于模具内部的感应线圈对管坯沿轴向的温度进行补偿加热； c、按气体加压途径通入高压气体；同时，与气体加压路径相适应，匹配以合理的水 平缸进给速度，在模具的一侧或两侧轴向补料；在端部补料的同时，利用步骤b中感应加热 控制管坯不同位置的加热温度，以调节金属材料的局部区域流动特征，以保证应变最大处 不出现在圆角顶点等极易破裂位置； d、待气体加压完毕，同时结束轴向补料，短时间保压后开模、取出构件并控制其冷 却速度，最终获得所需要的构件形状及性能。 本专利技术不仅能降低成型设备投资、减小成形力，并且能够在高温下成形包括铝合 金、镁合金以及高强钢在内的相关金属材料中空件，尤其适合制备小圆角半径的复杂截面 产品。【附图说明】 图1为本专利技术的结构示意图。 图2为图1的左视图。 图3为软性排水管的排列状态结构示意图。 图4为图3拆解后下半部分的结构示意图。 图5为垫板的结构示意图。 图6为感应线圈的安装状态结构示意图。 图7a-图7d为本专利技术气压胀形工艺流程示意图。 图8a-图8c为实施例1的实施过程示意图。 图9a-图9c为实施例2的实施过程示意图。 图中：1、下模架；2、垫板；3、下模主体；4、主挡板；5、模具内腔；6、感应线圈；7、上 模主体；8、上模架；9、内膜；10、金属触头；11、软管接头；12、导柱；13、导套；14、导套压板； 15、侧档板；16、上挡板；17、定位键槽；18、导水软管；19、顶头；20、充气孔。【具体实施方式】 下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细的说明。 如图1-图6所示，本专利技术包括下模架1、垫板2、主挡板4、模具内腔5、感应线圈6、 上模架8、内膜9、金属触头10、软管接头11、导柱12、导套13、导套压板14、侧档板15、上挡 板16、定位键槽17、导水软管18和模具。 模具分为上下两部分，每部分均分为内外两层，外层为下模主体3和上模主体7 ; 下模主体3和上模主体7对应布置；内层为内膜19。内层采用低渗透性、高刚性的材料，用 来保证工件的外形；外层采用陶瓷材料，主要起支撑作用。下模主体3的四个角处各设置有 一个导柱12,导柱和设置在上模主体7四角的导套13相匹配。 下模主体3固定在下模架1上，下模主体3和下模架1之间设置有垫板2。下模主 体3的两端各设置有一个主挡板4、侧面各设置有一个侧挡板15。主挡板4和垫板2均通 过螺栓固定在下模架1上。此段的结构形式同样适用于上模主体7与上模主体上的各部件 之间的连接组装关系。 主挡板4的底板和侧板之间有一 95°?110°的夹角，此种角度的设计能够限制 模具的上下运动同时又能限制左右移动，侧挡板15是阻止模具主体在前后方向上移动，从 而将模具主体完全固定在模架上面。 垫板2上带有定位键槽17,可以对上、下模主体进行固定，保证模具工作的可靠 性。 内膜9通过两块上压板16被固定压制在上模主体或下模主体的内部，再将上压板 16与上模主体或下模主体采用铆钉结合，上压板16为60mm*20mm*5mm的高强钢，内膜是通 过固定板的形式被固定，这样易于拆卸和安装，同时对不同的内膜可以通过一样的方式固 定，有利于提商内I旲的互换性。 感应线圈6内嵌于下模主体1或上模主体7上预留出的凹形通道内，凹形通道通 道之间的间距即感应线圈之间的间距，均根据加热构件以及效率选择合适的数值，通常为当前第1页本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种实现中空金属构件高温气压胀形的装置，包括模具，其特征在于：所述模具分为上下两部分，每部分均分为内层和外层，外层为下模主体(3)和上模主体(7)；下模主体(3)和上模主体(7)对应布置；内层为内膜(19)；下模主体(3)固定在下模架(1)上，下模主体(3)和下模架(1)之间设置有垫板(2)；下模主体(3)的两端各设置有一个主挡板(4)、侧面各设置有一个侧挡板(15)；主挡板(4)的底板和侧板之间有95°～110°的夹角；下模主体(1)或上模主体(7)上设置有凹形通道，凹形通道内嵌置有感应线圈(6)；凹形通道之间的间距与感应线圈之间的间距相同，均为1～10mm。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姚圣杰，赵洪运，初冠南，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：山东;37
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