一种真空环境下管材热流体高压成形密封装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种真空环境下管材热流体高压成形密封装置及方法，以解决现有管材难以在真空环境下实现可靠密封的技术难题。其中，密封装置包括锁紧推头、楔形密封环、内冲头和外冲头。锁紧推头用于抱紧管材端部第一长度段的外壁。楔形密封环用于抱紧管材端部第二长度段的外壁。内冲头用于在管材端部受抱紧力作用而收缩时，支撑管材的端部内壁并与管材的端部内壁密封接触，内冲头具有用于向管材内部通气的第一通道。外冲头具有内孔和与内孔连通的第二通道。第二通道用于向管材内部通气，第二通道与第一通道连通。相比于现有技术，本发明专利技术能够实现管材在真空环境下内高压成形时的端部密封，其密封效果好，结构简单，互换性强，工况适用性强。适用性强。适用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种真空环境下管材热流体高压成形密封装置及方法


[0001]本专利技术涉及热流体高压成形
，特别是涉及一种真空环境下管材热流体高压成形密封装置及方法。

技术介绍

[0002]热流体高压成形是利用气体作为传力介质在高温下使管件成形的方法，是以适应航空、航天和汽车等领域对结构轻量化的迫切需求而发展起来的先进塑性成形技术，是在传统内高压成形基础上发展起来的。热流体高压成形的基本工艺过程为，将管坯置于已加热的模具型腔内，管端密封后，向其内部通入高压气/液介质，管坯在胀形贴模后获得目标构件。成形模具可置于加热炉内，也可采用加热元件对模具或管坯加热，成形过程通常在大气环境中进行，加热方式主要包括电阻加热、感应加热、电流加热等。由于传统热流体高压成形处于大气环境、成形时间短、密封要求低，密封形式可采用常见的锥形扩口密封和O型密封圈密封。但是，这些传统的密封形式极易发生气/液泄漏失效，已无法满足先进材料更高的成形要求，如高真空度环境、高可靠性密封、超长保温时间等。因此，迫切需要研发新的密封装置以适应多样化的成形工艺需求。
[0003]公开号为CN101209471A的专利提出了管材内高压端口密封方式，该方式是在冲头侧壁开两个凹槽，凹槽内添加橡胶密封圈，并且在冲头与管坯接触的端部接触面加工出刃状凸起。在低压情况下，利用橡胶圈进行密封。在高压情况下，刃状凸起插入至管坯中形成刚性密封。其优点是原理简单，具有两级密封装置；缺点是刃状突起在管材卸模时容易造成磨损与变形，冲头的使用寿命低，密封可靠性差。公开号为CN106853473A的专利提出了锯齿形冲头密封方式，该方式是将冲头密封部位设计成N级锯齿状，密封时圆凸台在推力的作用下咬紧管端锥面，使管端锥面发生塑性变形，形成多个刚性密封圈。其优点是在多个止推台的作用下可产生均匀的轴向推力，使补料更加均匀；缺点是由于锯齿状的密封台会给管端锥面处施加剪应力，高温轴向进给时会造成管材密封处发生剪断，使密封的可靠性降低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种真空环境下管材热流体高压成形密封装置及方法，用于实现管材在真空环境下内高压成形时的端部密封。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术公开了一种真空环境下管材热流体高压成形密封装置，包括：
[0007]锁紧推头，用于抱紧管材端部第一长度段的外壁；
[0008]楔形密封环，用于抱紧所述管材端部第二长度段的外壁，所述第二长度段与所述第一长度段互不重叠，所述楔形密封环的外表面包括第一锥面，所述第一锥面的尖端远离所述锁紧推头；
[0009]内冲头，用于在所述管材端部受抱紧力作用而收缩时，支撑所述管材的端部内壁并与所述管材的端部内壁密封接触；所述内冲头具有用于伸入所述管材的第一部分和用于
伸出所述管材的第二部分，所述内冲头具有用于向所述管材内部通气的第一通道；
[0010]外冲头，具有内孔和与所述内孔连通的第二通道；所述内孔由孔口至孔底包括依次设置的第一孔段、第二孔段、第三孔段和第四孔段；所述第一孔段套设在所述锁紧推头外侧，所述第二孔段套设在所述楔形密封环外侧，所述第三孔段用于套设在所述管材的外侧，所述第四孔段套设在所述第二部分的外侧；所述第二孔段具有和所述第一锥面接触的第一压紧部，所述第一压紧部在所述锁紧推头沿轴向挤压所述楔形密封环时，使所述楔形密封环抱紧所述管材的端部外壁；所述第三孔段对所述管材轴向限位；所述第四孔段对所述第二部分轴向限位，并与所述第二部分接触密封；所述第二通道用于向所述管材内部通气，所述第二通道与所述第一通道连通。
[0011]优选地，还包括将所述锁紧推头压向所述外冲头的弹性结构。
[0012]优选地，所述锁紧推头具有外法兰，所述弹性结构包括杆体、限位块和弹簧，所述杆体沿轴向穿过所述外法兰，所述杆体的第一端与所述外冲头固定相连，所述限位块固定于所述杆体的第二端，所述弹簧套设于所述杆体的外侧，所述弹簧的两端分别与所述限位块和所述外法兰相抵。
[0013]优选地，所述锁紧推头的外表面包括第二锥面，所述第二锥面的尖端朝向所述外冲头；所述第一孔段具有和所述第二锥面接触的第二压紧部，所述压紧部在所述锁紧推头沿轴向挤压所述外冲头时，使所述锁紧推头抱紧所述管材的端部外壁。
[0014]优选地，还包括套设于所述外冲头外侧的加固环，所述加固环与所述外冲头固定相连，所述加固环的轴线与所述内孔的轴线平行。
[0015]优选地，所述第二部分的端面具有第一环形槽，所述第一环形槽内设有第一密封圈；所述第二部分的侧面具有第二环形槽，所述第二环形槽内设有第二密封圈。
[0016]优选地，所述第一压紧部为与所述第一锥面锥度相同的第三锥面，所述第三锥面与所述第一锥面贴合。
[0017]优选地，所述第二压紧部为与所述第二锥面锥度相同的第四锥面，所述第四锥面与所述第二锥面贴合。
[0018]优选地，还包括与所述外冲头相连的移动装置，所述移动装置能够沿所述内孔的轴线以及垂直于所述内孔轴线移动所述外冲头。
[0019]本专利技术还公开了一种真空环境下管材热流体高压成形密封方法，使用上述的真空环境下管材热流体高压成形密封装置，包括如下步骤：
[0020]在所述管材的端部外侧依次套入所述锁紧推头与所述楔形密封环；
[0021]将所述内冲头安装于所述外冲头的内孔中，使所述第二部分与所述第四孔段轴向限位并接触密封；
[0022]将所述外冲头与所述管材相互靠近，使所述管材进入所述第三孔段；
[0023]将所述锁紧推头与所述外冲头相互靠近，所述楔形密封环在所述锁紧推头的推动下与所述第一压紧部接触，使所述锁紧推头和所述楔形密封环同时抱紧所述管材的端部外壁，所述内冲头与所述管材的端部内壁密封接触。
[0024]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0025]在锁紧推头的抱紧力作用下，内冲头上与第一长度段轴向重叠的部分与管材端部内壁之间紧密接触，形成第一重密封。在楔形密封环的抱紧力作用下，内冲头上与第二长度
段轴向重叠的部分与管材端部内壁之间紧密接触，形成第二重密封。通过采用双重密封结构，能够降低管材内部高压气体外泄的风险。另外，该密封装置结构简单、互换性强，可在管端变形很小的情况下实现可靠密封，尤其适用于高温高压工况下管端密封。根据工况需求的不同，该密封装置在使用时可先将管材端部密封再对管材中部合模，也可以先对管材中部合模再将管材端部密封，工况适用性强。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本实施例真空环境下管材热流体高压成形密封装置在管材端部为圆管时的示意图；
[0028]图2为本实施例真空环境下管材热流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种真空环境下管材热流体高压成形密封装置，其特征在于，包括：锁紧推头，用于抱紧管材端部第一长度段的外壁；楔形密封环，用于抱紧所述管材端部第二长度段的外壁，所述第二长度段与所述第一长度段互不重叠，所述楔形密封环的外表面包括第一锥面，所述第一锥面的尖端远离所述锁紧推头；内冲头，用于在所述管材端部受抱紧力作用而收缩时，支撑所述管材的端部内壁并与所述管材的端部内壁密封接触；所述内冲头具有用于伸入所述管材的第一部分和用于伸出所述管材的第二部分，所述内冲头具有用于向所述管材内部通气的第一通道；外冲头，具有内孔和与所述内孔连通的第二通道；所述内孔由孔口至孔底包括依次设置的第一孔段、第二孔段、第三孔段和第四孔段；所述第一孔段套设在所述锁紧推头外侧，所述第二孔段套设在所述楔形密封环外侧，所述第三孔段用于套设在所述管材的外侧，所述第四孔段套设在所述第二部分的外侧；所述第二孔段具有和所述第一锥面接触的第一压紧部，所述第一压紧部在所述锁紧推头沿轴向挤压所述楔形密封环时，使所述楔形密封环抱紧所述管材的端部外壁；所述第三孔段对所述管材轴向限位；所述第四孔段对所述第二部分轴向限位，并与所述第二部分接触密封；所述第二通道用于向所述管材内部通气，所述第二通道与所述第一通道连通。2.根据权利要求1所述的真空环境下管材热流体高压成形密封装置，其特征在于，还包括将所述锁紧推头压向所述外冲头的弹性结构。3.根据权利要求2所述的真空环境下管材热流体高压成形密封装置，其特征在于，所述锁紧推头具有外法兰，所述弹性结构包括杆体、限位块和弹簧，所述杆体沿轴向穿过所述外法兰，所述杆体的第一端与所述外冲头固定相连，所述限位块固定于所述杆体的第二端，所述弹簧套设于所述杆体的外侧，所述弹簧的两端分别与所述限位块和所述外法兰相抵。4.根据权利要求1所述的真空环境下管材热流体高压成形密封装置，其特征在于，所述锁紧推头的外表面包括第二锥面，所述第二锥面的尖端...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙营，苑世剑，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：