本发明专利技术公开了一种非对称成形方法，包括以下步骤：(1)将毛坯材料放入具有预定形状的模腔的模具内；(2)对模腔内的毛坯材料施加非对称挤压力，以进行非对称挤压成形；以及(3)对所述模具施加平衡力以平衡步骤(2)中产生的挤压力。根据本发明专利技术实施例的非对称成形方法，由于在闭式型腔中成形，成形过程中的球应力高，有利于提高形成件的机械性能和内部质量，且可一次挤压形成复杂非对称结构的形成件，材料利用率高，且生产率也得以提高。本发明专利技术还公开了一种非对称成形系统和非对称管件的成形装置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料加工领域，尤其是涉及一种非对称成形方法和系统，以及一种非对称管件的成形装置。
技术介绍
在传统的挤压工艺中，通常采用对称挤压成形方法来进行成形，例如如图6-11中所示。在传统的挤压工艺中，通常具有如下的至少一个特征(I)挤压力与模具支承力同轴。如图6为反挤压示意图。E为挤压力，S为支承力，必有E = S，且同轴。图7为管材挤压示意图，这是一种正挤压。挤压力E分布在挤压轴的环形面积上，支撑反力S也分布作用在挤压模的环形面积上，且E E = E S，所述挤压力E和所述支撑反力S同轴。此外，图6与图7中挤压件均为轴对称结构。(2)各挤压轴(支承轴)正交。如多向模锻，如图8中所示。Ev为垂直挤压力，E/为垂直挤压阻力，F为合模力(也称模锻力)，S为支撑力。显然有E E/ +Ev+ EF = SEl为水平左挤压力，Ek为水平右挤压力，显然，El = Ek。上述还显示Ev'、Ev和F之合力与S同轴，与El、Ek正交，EdP El以EvS对称轴对称。(3)金刚石六面顶压力机六面顶压力机共有6个主动油缸，它们同步、共同挤压由叶腊石形成的正六面体，在叶腊石中心部位可形成6000MPa的压力，在1500°C温度下，使石墨转换为金刚石(见图9)。图9中显示的现有的六面顶挤压方法，各轴力正交、相关轴力同轴，且具有三个对称轴。上述三例挤压工艺的共同特征在于各轴力(挤压力和平衡力)形成平衡的空间汇交力系，且各轴力具有下述特点之一或全部①相互正交②具有对称轴或对称面③同轴上述三个特征简称为汇交平衡力系的对称性，具有对称性的挤压称为对称挤压。所述对称挤压(正挤、反挤以及多向模锻和六面顶等)方法无法完成具有不对称性的例如核电主管道等的结构的成形。如图5所示的具有管台10结构的弯曲管件100是核电、火电、重化工、石油勘控等关系国计民生的重工业领域急需的部件。通常的制造方法有如下几种第一种为自由锻造。锻造一个包络整个管件的类长方体锻件，通过冷加工切削出管台结构，并膛内孔形成带有管台结构的直管件；然后加热弯曲成一定角度的弯曲管台管件。此种方法材料利用率极低，往往仅10%，生产效率低、且质量不易控制，废品率高。第二种为涨型成形。如图10所示，采用挤压等工艺生产的直管，在胎具中施加高压液体，冷胀形成管台结构10’，然后再冷或热弯曲，形成所述弯曲管台管件。此工艺最主要的问题是管台壁厚不均匀，这是由于管台高度较大，冷却金属不易补充所致，且管台成形的应力状态较差。第三种为扣形成形。如图11所示，在上模上开以圆孔1”，其轴线垂直于管件主轴线，施压力，使压在待成形管件4”上的上模2”、下模3”压靠，强制局部待成形金属(图11中虚线部分)进入上模2”的圆孔I”而形成管台，然后再弯曲成弯曲管台管件。此工艺的问题是先、后扣压的管台互相影响，使管件发生弯曲、管台成形应力状态不好，不利于该处裂纹、空洞的闭合与焊合。以上所述各种生产工艺的共同问题还在于，具有管台结构的直管在弯曲时，在管、台根部产生应力集中，这会导致进一步的结构缺陷。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术需提供一种非对称成形方法，所述非对称成形方法可一次成形完成复杂结构且避免了内部应力集中而导致缺陷的产生。根据本专利技术实施例的一种非对称成形方法，包括以下步骤(I)将毛坯材料放入具有预定形状的模腔的模具内；(2)对模腔内的毛坯材料施加非对称挤压力，以进行非对称挤压成形；以及(3)对所述模具施加平衡力以平衡步骤(2)中产生的挤压力。根据本专利技术实施例的非对称成形方法，由于在闭式型腔中成形，成形过程中的球应力高，有利于提高形成件的机械性能和内部质量，且可一次挤压形成复杂非对称结构的形成件，材料利用率高，生产率提高。并且，避免了管台根部因应力集中而导致缺陷产生的问题。另外，根据本专利技术的非对称成形方法还具有如下附加技术特征所述步骤(2)进一步包括对模腔内毛坯材料施加以具有第一预定夹角的第一挤压力和第二挤压力。所述步骤(3)进一步包括对所述模具施加以具有第二预定夹角的第一平衡力和第二平衡力。在本专利技术的一个示例中，所述第一、第二挤压力以及所述第一、第二平衡力位于相同的平面内。在本专利技术的另一个示例中，所述第一、第二挤压力与所述第一、第二平衡力位于不同的平面内。所述第一、第二挤压力与所述第一、第二平衡力同步施加。所述步骤(I)进一步包括对放入模腔的毛坯材料进行镦粗的步骤。所述毛坯材料为具有预定温度以进行塑性变形的金属材料。本专利技术还需提供一种采用上述非对称成形方法的非对称成形系统。根据本专利技术实施例的非对称成形系统，包括第一模；第二模，所述第二模适于与所述第一模接合，且所述接合的第一模和第二模内形成具有预定形状的模腔；至少两个成形件，所述至少两个成形件适于对模腔内的毛坯材料施加非对称挤压力；以及模具平衡力施加单元，所述模具平衡力施加单元适于对所述第一模和第二模施加平衡力，所述平衡力适于平衡所述至少两个成形件所施加的非对称挤压力。所述至少两个成形件形成为具有预定夹角的第一挤压芯轴和第二挤压芯轴，且所述第一和第二挤压芯轴被单独地驱动。在本专利技术的一个示例中，所述第一和第二挤压芯轴被同步地驱动，以施加所述非对称挤压力。在本专利技术的另一个示例中，所述第一和第二挤压芯轴被异步地驱动，以施加所述非对称挤压力。模具平衡力施加单元适于对接合后的第一模和第二模施加第一平衡力和第二平衡力。 在本专利技术的一个示例中，所述第一、第二挤压芯轴所施加的挤压力与所述模具平衡力施加单元所施加的第一平衡力和第二平衡力位于相同的平面内。在本专利技术的另一个示例中，所述第一、第二挤压芯轴所施加的挤压力与所述模具平衡力施加单元所施加的第一平衡力和第二平衡力位于不同的平面内。所述非对称成形系统进一步包括预成形件，所述预成形件套装在所述成形件中的至少一个上，以在施加非对称挤压力之前、对所述毛坯材料预成形。根据本专利技术实施例的非对称成形系统，可完成复杂的非对称结构例如主管道、复杂泵体和阀体的挤压成形。本专利技术还进一步提供一种非对称管件的成形装置。根据本专利技术实施例的非对称管件的成形装置，包括第一模；第二模，所述第二模适于与所述第一模接合，且所述接合的第一模和第二模内的模腔适于成形所述非对称管件；第一挤压芯轴和第二挤压芯轴，所述第一挤压芯轴和第二挤压芯轴具有第一预定夹角，且适于对模腔内的毛坯材料施加非对称挤压力；以及模具平衡力施加单元，所述模具平衡力施加单元适于对所述第一模和第二模施加具有第二预定夹角的第一平衡力和第二平衡力，以平衡所述第一挤压芯轴和第二挤压芯轴施加的非对称挤压力。所述非对称管件的成形装置进一步包括第一挤压轴套，所述第一挤压轴套套接在所述第一挤压芯轴上；以及第二挤压轴套，所述第二挤压轴套套接在所述第二挤压芯轴上。所述非对称管件上形成有管台结构。在本专利技术的一个示例中，所述第一、第二挤压轴套适于对模腔内的毛坯材料进行预镦粗，以使材料被挤压至模腔内用于成形所述管台的部分内。在本专利技术的另一个示例中，在所述非对称管件的成形过程中，所述第一、第二挤压轴套适于随被挤压的毛坯材料的外溢而沿着所述第一和第二挤压芯轴随动地朝向模腔之外运动。所述毛坯材料为适于塑性成形的钢弯曲铸坯。根据本专利技术实施例的非对称管件的成形装置，用于成形带有本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种非对称成形方法，包括以下步骤：(1)将毛坯材料放入具有预定形状的模腔的模具内；(2)对模腔内的毛坯材料施加非对称挤压力，以进行非对称挤压成形；以及(3)对所述模具施加平衡力以平衡步骤(2)中产生的挤压力。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张人佶，卢清萍，
申请(专利权)人：北京太尔时代科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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