一种铝包镁复合管件固体颗粒介质成形方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种铝包镁复合管件固体颗粒介质成形方法及装置，工作台上设置模套与模芯，模芯内设置热电偶，模芯之间设置模腔；模具顶部设置上压盖，底部设置下压盖，上压盖和下压盖中心均设置通孔，上压盖的通孔内穿设上冲头，下压盖的通孔内活动穿设下压头，上冲头和下冲头均连接液压系统；上压盖和下压盖内均设置有水冷管，模具外圈设置有感应加热线圈；先将镁合金与铝合金管叠加，采用固体颗粒介质拉胀成形，通过控制成形及连接温度、时间和压力最终获得结构连续、层界面强度高、耐腐蚀性好的铝包覆镁合金构件。该方法和装置省去复合板制备的前道工序，降低成本，提高效率，同时避免复合板胀形成形造成的界面层破坏。

A solid particle medium forming method and device for aluminum clad magnesium composite pipe

【技术实现步骤摘要】
一种铝包镁复合管件固体颗粒介质成形方法及装置
本专利技术一种铝包镁复合管件固体颗粒介质成形方法及装置，属于复合管成形

技术介绍
镁及镁合金耐腐蚀性差是限制其广泛应用的主要因素之一。为改善其耐蚀性，可对其进行表面改性，常用的方法有化学转化膜法、阳极氧化、气相沉积、激光熔覆、热喷涂等。然而这些方法均需专门的设备，且工艺过程复杂，生产成本较高。相比之下，铝及铝合金通常具有较好的耐蚀性及塑性成形性能，且表面可修复性、可修饰性好。因此，在镁合金制品表面包覆一层耐蚀性好的铝合金层，制成铝合金包覆镁合金构件，则可在保护镁合金基体的同时又能发挥其比强度和比刚度高、减震性能和电磁波屏蔽性能好等优点，并且不需要专门的表面改性设备和工艺过程。目前，对于铝合金包覆镁合复合管件，传统加工方法是先通过各种加工方法制备出铝合金包覆镁合金复合板，卷管后焊接获得铝镁合金焊管管坯；或者在高温下通过挤压工艺获得铝镁合金管坯。近年来，复合管材制备的常用方法有扩散连接法、爆炸复合法等。轧制复合法是将两种表面洁净的金属板材交叠，通过轧机强大的作用力并配合热处理工艺使得板材结合界面处形成稳固连接得到铝包镁复合板厚再通过卷管焊接得到复合管件。扩散连接法是将相互交叠的金属管材在高温、高压作用下保持一定时间，使原子间发生扩散从而形成牢固的扩散连接结合。爆炸复合法是一种特殊的焊接技术，是通过炸药爆炸产生的高压冲击波使金属运动发生碰撞产生变形而实现界面处的冶金结合。这三种方法都可以成功制得铝合金包覆镁合金复合管，但界面处都会有硬脆的金属间化合物生成，使得复合管在后续加工过程中成形性能下降，容易发生层间开裂。所以先制备复合板再成形管材件的工艺过程，不仅工艺流程复杂，能源损耗大，生产效率低，生产成本高，且成形的多层结构件层界面开裂严重，零件质量不高。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种铝包镁复合管件固体颗粒介质成形方法及装置，该方法和装置省去复合板制备的前道工序，降低成本，提高效率，同时避免复合板胀形成形造成的界面层破坏。本专利技术通过以下技术方案实现：一种铝包镁复合管件固体颗粒介质成形装置，包括工作台、模具、感应加热线圈和液压系统；所述工作台上设置有模具，所述模具包括模套与模芯，模芯可拆卸式嵌设于模套内，模芯内设置有热电偶，模芯包括对称的两瓣，两瓣模芯之间设置有中空的模腔；所述的模具顶部设置有上压盖，底部设置有下压盖，下压盖底部与工作台连接，所述的上压盖和下压盖中心均设置有卡接凸台，所述的卡接凸台中心设置有通孔，上压盖的通孔内穿设上冲头，下压盖的通孔内活动穿设下压头，上冲头和下冲头均连接液压系统；上压盖和下压盖均通过卡接凸台卡接于模腔内，所述的上压盖和下压盖内均设置有水冷管，所述的水冷管连接有水冷机；所述的模具外圈设置有感应加热线圈，所述的感应加热线圈连接有感应加热电源。所述液压系统包括液压缸、液压机架和顶出缸，所述液压机架设置于工作台上，所述液压机架上部穿设有液压机滑块，顶部设置有液压机上横梁，所述液压机上横梁中部设置有液压缸，所述液压缸底部连接液压机滑块，所述液压机滑块底部设置有模座，模座与上压盖之间设置有弹簧，模座底部连接上冲头；所述工作台底部设置有顶出缸，顶出缸与下冲头连接；所述液压缸和顶出缸连接有液压泵站，所述液压泵站通过控制台控制。一种铝包镁复合管件固体颗粒介质成形方法，包括以下步骤：步骤一、准备镁合金管、外套铝合金管和内嵌铝合金管，对镁合金管材及外套铝合金管和内嵌铝合金管进行切割至长度相等；步骤二、对裁剪好的镁合金及铝合金管进行表面处理，去除镁合金与铝合金管内外侧的氧化皮；步骤三、将下压盖置于液压机工作台上与下冲头对中；步骤四、将两瓣模芯闭合后放入模套内；将模芯与模套置于下压盖上并通过下压盖的卡接凸台使其定位，将内嵌铝合金管和外套铝合金管分别套入镁合金管的内侧与外侧形成叠层管，置于模芯中；在模腔中填入模腔体积0.6～0.8倍的固体颗粒作为传压介质；将上压盖置于模芯与模套上并与模芯定位；步骤五、调整感应加热线圈高度使其套在模套外侧，调整上冲头与下冲头位置，使其接触固体介质颗粒但不产生压力，同时使固定在模座上的弹簧对上压板施加压力；步骤六、将模具及坯料加热至成形温度T1，使上冲头与下冲头分别同时对固体颗粒介质施加压力P0，使叠层管发生塑性变形，以上冲头与下冲头接触固体颗粒介质后的位移量控制塑性变形程度，上冲头与下冲头的进给位移量为：S=V/2L其中，V为管件的胀形量，L为冲头的横截面积；步骤七、零件成形后，将成形零件及固体颗粒介质在连接温度T1、连接压力P1和时间t内，使多层管间实现扩散连接；步骤八、将两瓣模芯打开，取件，完成铝合金管包覆镁合金的多层管件制备。优选的，所述的镁合金管厚度小于5mm，外套铝合金管与内嵌铝合金管的厚度小于3mm，外套铝合金管的内径大于镁合金管外径0.5～1.0mm，内嵌铝合金管的外径小于镁合金管内径0.5～1.0mm。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术先将镁合金与铝合金管叠加，在一定温度范围内采用固体颗粒介质拉胀成形，待叠层管充分贴模后，继续高温保压一定时间，使叠层管在高温高压作用下实现扩散连接，通过控制成形及连接温度、时间和压力最终获得结构连续、层界面强度高、耐腐蚀性好的铝包覆镁合金构件。本专利技术省去复合板制备的前道工序，且采用固体颗粒介质胀型实现管件充分贴膜，所得零件质量与精度极佳。降低成本，提高效率，同时避免复合板二次成形造成的界面层破坏。（1）适用范围广。本专利技术的方法及装置，不同管材之间的结合方式为机械结合和扩散连接结合，可实现铝合金、钛合金、铜合金等多种合金管材的一种或几种与镁合金管材的复合。（2）低成本、高效率。目前，铝合金包覆镁合金多层结构件的传统做法是，先采用轧制、热压等方法制备其它金属包覆镁合金复合板，再对复合板进行卷管焊接成形制备多层结构件。而本专利技术直接将铝合金管与镁合金管进行套筒叠加成形和扩散连接复合，即实现了多层管成形与复合一体化，省去了复合板制备的前道工序，可大幅度降低成本，提高效率。（3）层界面结合良好。本专利技术是在多层管成形后再进行复合，可避免传统的复合板卷管成形过程中由于变形导致的层间开裂问题，因此可实现多层管间良好的层界面结合。（4）模具成本低，可成形复杂内腔。本专利技术采用固体颗粒作为成形介质，对凸模形状及精度要求不高，且凸模的通用性强，从而可降低模具加工成本。同单纯拉深成形相比，流体介质成形可成形具有复杂内腔构件。附图说明图1为本专利技术中Al/Mg/Al管件交替叠放的示意图；图2为本专利技术成形装置结构示意图；图3为本专利技术成形模具和管坯初始状态剖视图；图4为本专利技术成形模具和叠层管成形终了状态剖视图。图中，1为上冲头，2为下冲头，3为上压盖，4为下压盖，5为水冷管，6为模套，7为模芯，8为热电偶，9为镁铝管件；10为工作台，11为液压机控制台，12为液压机上横本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝包镁复合管件固体颗粒介质成形装置，其特征在于，包括工作台、模具、感应加热线圈和液压系统；/n所述工作台上设置有模具，所述模具包括模套与模芯，模芯可拆卸式嵌设于模套内，模芯内设置有热电偶，模芯包括对称的两瓣，两瓣模芯之间设置有中空的模腔；所述的模具顶部设置有上压盖，底部设置有下压盖，下压盖底部与工作台连接，所述的上压盖和下压盖中心均设置有卡接凸台，所述的卡接凸台中心设置有通孔，上压盖的通孔内穿设上冲头，下压盖的通孔内活动穿设下冲头，上冲头和下冲头均连接液压系统；上压盖和下压盖均通过卡接凸台卡接于模腔内，所述的上压盖和下压盖内均设置有水冷管，所述的水冷管连接有水冷机；/n所述的模具外圈设置有感应加热线圈，所述的感应加热线圈连接有感应加热电源。/n

【技术特征摘要】
1.一种铝包镁复合管件固体颗粒介质成形装置，其特征在于，包括工作台、模具、感应加热线圈和液压系统；
所述工作台上设置有模具，所述模具包括模套与模芯，模芯可拆卸式嵌设于模套内，模芯内设置有热电偶，模芯包括对称的两瓣，两瓣模芯之间设置有中空的模腔；所述的模具顶部设置有上压盖，底部设置有下压盖，下压盖底部与工作台连接，所述的上压盖和下压盖中心均设置有卡接凸台，所述的卡接凸台中心设置有通孔，上压盖的通孔内穿设上冲头，下压盖的通孔内活动穿设下冲头，上冲头和下冲头均连接液压系统；上压盖和下压盖均通过卡接凸台卡接于模腔内，所述的上压盖和下压盖内均设置有水冷管，所述的水冷管连接有水冷机；
所述的模具外圈设置有感应加热线圈，所述的感应加热线圈连接有感应加热电源。


2.根据权利要求1所述的一种铝包镁复合管件固体颗粒介质成形装置，其特征在于，所述液压系统包括液压缸、液压机架和顶出缸，所述液压机架设置于工作台上，所述液压机架上部穿设有液压机滑块，顶部设置有液压机上横梁，所述液压机上横梁中部设置有液压缸，所述液压缸底部连接液压机滑块，所述液压机滑块底部设置有模座，模座与上压盖之间设置有弹簧，模座底部连接上冲头；所述工作台底部设置有顶出缸，顶出缸与下冲头连接；所述液压缸和顶出缸连接有液压泵站，所述液压泵站通过控制台控制。


3.使用权利要求1或2任一所述的装置进行的一种铝包镁复合管件固体颗粒介质成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、准备镁合金管、外套铝合金管和内嵌铝合金管，对镁合金管材及外套铝合金管和内嵌铝合金管进行切割至长度相等；
步骤二、对裁剪好的镁合金及铝合金管进行表面处理，去除镁合金与铝合金管内外侧的氧化皮；
步骤三、将下压盖置于液压机工作台上与下冲头对中；
步骤四、将两瓣模芯闭合后...

【专利技术属性】
技术研发人员：林鹏，黄钟森，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14