自动补偿内高压成形中管端液体泄漏的控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种自动补偿内高压成形中管端液体泄漏的控制方法及系统，控制方法包括：在内高压成形开始时刻，获取增压器的高压腔中的液体、管材内部的液体及高压管路内部的液体的总体积的初始值；根据总体积的初始值和管材内部液体的实时压力确定液体的总体积的体积压缩量；确定管材内部液体的实时体积；判断管材内部液体的实时体积是否大于目标成形件的最终容积；若是，记录泄漏点，增加管端轴向进给量至管材的管端被再次密封，并根据预设的位移‑内压加载曲线从泄漏点开始完成内高压成形；若否，根据位移‑内压加载曲线完成内高压成形。采用本发明专利技术的控制方法及系统，可以精确判断出管端的泄漏情况，并通过增加管端轴向进给进行自动补偿。

Method and system for controlling liquid leakage at tube end in automatic compensation hydroforming

Method and system for controlling end liquid leakage pipe of the invention discloses an automatic compensation control in hydroforming, internal high pressure forming method includes: the start time, the initial total volume of liquid, the pipe internal liquid and high-pressure pipeline liquid supercharger in the high pressure chamber gets the value of the total volume of liquid is determined according to the real time; the initial value of the total volume of the pressure and the volume of the liquid inside the tube, the amount of compression; determine the real-time volume pipe inside the fluid volume; determine the final real-time liquid is greater than the size of the pipes inside the target parts; if so, record the leak point, increase the axial feed pipe end to the pipe end is sealed again, and according to the displacement preset loading curve from the leak started to complete the internal high pressure forming; if not, according to the displacement loading curve of internal high pressure forming. By adopting the control method and the system of the invention, the leakage situation at the end of the pipe can be accurately judged, and the automatic compensation can be carried out by increasing the axial feed at the pipe end.

【技术实现步骤摘要】
自动补偿内高压成形中管端液体泄漏的控制方法及系统
本专利技术涉及管材成形加工领域，特别是涉及一种自动补偿内高压成形中管端液体泄漏的控制方法及系统。
技术介绍
内高压成形技术是一种先进的管材成形工艺，其原理是通过对管材施加内压与轴向力，使管材发生塑性变形贴靠模具型腔，成形为所需形状的管件。内高压成形过程最高内压达到300MPa-400MPa，必须由增压器来提供，同时还需要使内压与轴向位移相匹配，实现预设的位移-内压加载曲线。内压控制原理是通过控制增压器低压腔的压力来间接控制增压器高压腔的液体压力，一般采用比例伺服阀来控制增压器低压端活塞，进行压力闭环伺服控制，控制系统根据压力目标值与压力实际值的差值来确定发送至比例伺服阀的控制量，如目标值与实际值差值大，则比例伺服阀开度大，增压器快速排出高压液体，可以实现快速增压，如果如目标值与实际值差值小，则比例伺服阀开度小，增压器排出高压液体慢，可以精确控制增压器压力。轴向进给一般由伺服油缸提供，也采用比例伺服阀进行控制，其控制方式是位移闭环伺服控制。内高压成形过程中的管端泄漏指管端初始密封已经建立，管件开始变形后所发生的液体泄漏，此时控制器驱动增压器与轴向伺服油缸对管材进行位移和内压加载，执行预设位移-内压加载曲线，随着加载过程进行，管材内部压力数值将在4s-6s内，由管端初始密封建立阶段约5MPa-10MPa内压，上升至约300MPa-400MPa的整形内压，在这一快速增压阶段有两种原因会导致管端发生泄漏：1)管材中部变形区材料受内压作用会在管材轴向方向产生拉应力，管材端部受到拉应力作用会向变形区中部移动，如果加载曲线设置不合理，管材端部受到拉应力产生向变形区内侧移动的位移，大于轴向冲头位移时，会在管材端部与冲头之间产生间隙，导致高压液体泄漏。2)管材端部与密封冲头之间是通过两者接触时管端产生塑性变形来实现密封的，如果管端密封建立过程中管材端部塑性变形量较小，在变形开始阶段内压较低时(5MPa-10MPa)不泄漏，但在内压较高时(300MPa-400MPa)会发生泄漏。这两种泄漏方式均需要通过增加管端轴向进给，使冲头与管端重新接触，通过增大密封冲头与管材端部的塑性变形量重新建立密封使管件顺利成形。但是在管端未产生泄漏的情况下，如增加管端轴向进给量，会导致管件出现起皱，屈曲等失效形式，因此必须在确认密封失效后才能增加轴向进给量。根据管端泄漏量的大小可以将管端泄漏分为三种情况：1)管端泄漏量很大，如大于1.0L/s(泄漏量具体数值与管材总容积有关)，此时管材内部压力快速降低，压力目标值与实际值差值变大，虽然控制系统自动增大增压器比例阀开度，提高增压器排出高压液体速度，但是由于泄漏量过大，管材内部压力会快速突降为0，控制器根据压力突降为0这一现象可以判断出现了严重管端泄漏，可以自动控制两侧伺服油缸向内侧进给一预设距离，例如，管材两端各进给1mm，如能恢复管端密封，则可以继续加载，完成管材成形。这种管端产生严重泄漏的情况可以根据管材内部压力的突降来进行判断。2)管端泄漏量比较小，如<0.5L/s，虽然管端存在液体泄漏，但是控制系统可自动增大增压器比例阀开度，提高增压器排出高压液体速度，因此管材内压仍可缓慢上升。由于一般采用单动式增压器加载内压，每个行程可以提供的液体体积有限，这种存在泄漏加载过程的结果是增压器前进至其行程终点，管件内压仍未达到加载曲线设定值，管件成形失败，造成废品。3)管端泄漏量介于0.5L/s与<1.0L/s时，管材内部压力基本维持在泄漏发生时的压力数值，具体情况由管件体积，增压器高压腔容积与增压器比例阀额定流量，控制器参数等共同作用决定。当内高压成形过程中产生条件2)，3)所述轻微管端泄漏情况时，由于管材内部液体压力没有下降，仍然符合预设加载曲线，因此无法通过管材内部压力变化判断泄漏发生。如果能够判断出管材内高压成形时这种轻微泄漏现象并及时自动控制恢复管端密封，就可以保证该管件继续成形，有效降低废品率。现有专利中对液体泄漏的检测集中在静态压力管道的检测，可分为以下几类，但是均无法用于内高压成形这种动态的快速增压过程：专利CN201610719854.4公开了一种智能试压机，其泄漏液体进入一个密封的容积，泄漏量增大时液体压力将升高，可以通过检测泄漏部分液体的压力升高来判断发生了泄漏。专利CN201610260148.8公开了一种基于压力感应的带包覆层的液氨管道泄漏检测系统及其方法，也是通过检测密闭气室压力来检测是否有泄漏发生，与上一专利原理类似。内高压成形时所产生的液体泄漏无法引入密闭容积内，因此无法采用该种方法进行泄漏检测。专利CN201610673810.2公开了一种管道泄漏检测系统及其方法，利用分布式光纤温度场测量技术对管道泄漏进行检测，该测量装置无法安装于内高压成形模具中，因此无法进行内高压成形过程泄漏检测。上述液体泄漏检测方法只适用于静态的管道泄漏检测，需要较长时间才能检测出泄漏发生，而内高压成形时的增压过程是在很短的时间内完成的，增压过程仅为4s-6s，压力动态变化速度非常快，现有技术中的压力检测方法均无法用于内高压成形过程中出现的、无法从压力数值上判断的轻微泄漏的检测。因此，如何提供一种能够精确检测内高压成形中出现的、无法从压力数值上判断的轻微管端泄漏并进行自动补偿的方法及系统，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种自动补偿内高压成形中管端液体泄漏的控制方法，能够精确检测内高压成形中出现的、无法从压力数值上判断的轻微管端泄漏并控制内高压成形机进行自动补偿。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种自动补偿内高压成形中管端液体泄漏的控制方法，所述控制方法包括：在内高压成形开始时刻，获取增压器的高压腔中的液体、管材内部的液体及高压管路内部的液体的总体积的初始值；根据所述总体积的初始值和所述管材内部的液体的实时压力确定所述液体的总体积的体积压缩量；根据所述体积压缩量、所述总体积的初始值、在所述实时压力下所述高压腔中的液体的实时体积及所述高压管路内部的液体的实时体积确定所述管材内部液体的实时体积；判断所述管材内部液体的实时体积是否大于所述管材的目标成形件的最终容积；若是，记录泄漏点，增加所述管材的管端轴向进给量至所述管材的管端被再次密封，并根据预设的位移-内压加载曲线从所述泄漏点开始完成所述内高压成形；若否，根据所述位移-内压加载曲线完成所述内高压成形。可选的，所述增加所述管材的管端轴向进给量至所述管材的管端被再次密封具体包括：增加内高压成形机的管端轴向进给量，并实时检测所述进给过程中，所述管材内部的液体的进给中实时压力；判断所述管材内部的液体的所述进给中实时压力是否大于设定阈值，若是，则所述管材的管端被再次密封，所述内高压成形机停止增加管端轴向进给量；若否，控制所述内高压成形机继续向所述管材增加管端轴向进给量。可选的，根据公式：V0＝V0A+V0B+V0C，计算所述液体的总体积的初始值，其中，V0为所述液体的总体积的初始值；V0A为内高压成形开始时刻，增压器高压腔中的液体的体积；V0B为内高压成形开始时刻，管材内部的液体的体积；V0C为内高压成形开始时刻，高压管路内部的液体的体积。可选的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动补偿内高压成形中管端液体泄漏的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：在内高压成形开始时刻，获取增压器的高压腔中的液体、管材内部的液体及高压管路内部的液体的总体积的初始值；根据所述总体积的初始值和所述管材内部的液体的实时压力确定所述液体的总体积的体积压缩量；根据所述体积压缩量、所述总体积的初始值、在所述实时压力下所述高压腔中的液体的实时体积及所述高压管路内部的液体的实时体积确定所述管材内部液体的实时体积；判断所述管材内部液体的实时体积是否大于所述管材的目标成形件的最终容积；若是，记录泄漏点，增加所述管材的管端轴向进给量至所述管材的管端被再次密封，并根据预设的位移‑内压加载曲线从所述泄漏点开始完成所述内高压成形；若否，根据所述位移‑内压加载曲线完成所述内高压成形。

【技术特征摘要】
1.一种自动补偿内高压成形中管端液体泄漏的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：在内高压成形开始时刻，获取增压器的高压腔中的液体、管材内部的液体及高压管路内部的液体的总体积的初始值；根据所述总体积的初始值和所述管材内部的液体的实时压力确定所述液体的总体积的体积压缩量；根据所述体积压缩量、所述总体积的初始值、在所述实时压力下所述高压腔中的液体的实时体积及所述高压管路内部的液体的实时体积确定所述管材内部液体的实时体积；判断所述管材内部液体的实时体积是否大于所述管材的目标成形件的最终容积；若是，记录泄漏点，增加所述管材的管端轴向进给量至所述管材的管端被再次密封，并根据预设的位移-内压加载曲线从所述泄漏点开始完成所述内高压成形；若否，根据所述位移-内压加载曲线完成所述内高压成形。2.根据权利要求1所述的自动补偿内高压成形中管端液体泄漏的控制方法，其特征在于，所述增加所述管材的管端轴向进给量至所述管材的管端被再次密封具体包括：增加内高压成形机的管端轴向进给量，并实时检测所述进给过程中，所述管材内部的液体的进给中实时压力；判断所述管材内部的液体的所述进给中实时压力是否大于设定阈值，若是，则所述管材的管端被再次密封，所述内高压成形机停止增加管端轴向进给量；若否，控制所述内高压成形机继续向所述管材增加管端轴向进给量。3.根据权利要求1所述的自动补偿内高压成形中管端液体泄漏的控制方法，其特征在于，根据公式：V0＝V0A+V0B+V0C，计算所述液体的总体积的初始值，其中，V0为所述液体的总体积的初始值；V0A为内高压成形开始时刻，增压器高压腔中的液体的体积；V0B为内高压成形开始时刻，管材内部的液体的体积；V0C为内高压成形开始时刻，高压管路内部的液体的体积。4.根据权利要求1所述的自动补偿内高压成形中管端液体泄漏的控制方法，其特征在于，所述确定所述液体的总体积的体积压缩量具体包括：获取所述总体积的初始值、所述液体的体积弹性模数、所述管材内部的液体的实时压力及内高压成形开始时刻，所述管材内部的液体的初始压力；根据公式：确定所述液体的总体积的体积压缩量，其中，K为液体介质的体积弹性模数，pt为所述管材内部的液体的实时压力，p0为内高压成形开始时刻，所述管材内部的液体的初始压力，V0为所述液体的总体积的初始值，ΔV为所述管材内部的液体的实时压力为pt时，所述液体的总体积的体积压缩量。5.根据权利要求1所述的自动补偿内高压成形中管端液体泄漏的控制方法，其特征在于，所述增压器的高压腔中的液体的实时体积根据增...

【专利技术属性】
技术研发人员：苑世剑，王小松，贺久强，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23