用于成形细长金属工件的拉伸成形设备制造技术

一种用于成形细长金属工件的拉伸成形设备，包括：模具，具有带有预定横截面轮廓的工作面，轮廓适于接纳和成形工件；隔热罩壳，包括对准且相对的第一和第二工件开口，第一和第二工件开口位于罩壳的相应第一和第二隔开的侧壁中，模具位于第一和第二隔开的侧壁之间，开口构造为使得，当工件在成形中邻近模具的工作面在罩壳内定位时工件的端部延伸穿过开口；第一和第二相对的摆臂；第一和第二相对的钳口，安装在相应的第一和第二相对的摆臂上，每个钳口均构造为夹持工件的相应端部；加热装置，用于将工件电阻加热至工作温度；以及移动装置，用于将模具的工作面和工件相对彼此移动，以便使工件抵靠着模具的工作面成形为预选形式。

【技术实现步骤摘要】
用于成形细长金属工件的拉伸成形设备本申请是申请日为2006年11月2日、申请号为200680040245. O (国际申请号为PCT/US2006/060484)且专利技术名称为“钛拉伸成形设备和方法”的原案申请的分案申请。
及
技术介绍
本专利技术涉及形成金属元件，且更具体地说，涉及钛及其合金的热拉伸成形和潜应变成形。 拉伸成形是在金属元件中形成弯曲形状的众所周知工艺，其通过在模具上成形工件的同时将工件预拉伸到其降伏点。这种工艺通常用来制作大型的铝及铝合金元件，且具有较低加工成本和极好可重复性。在某些元件中，尤其是在用于航天应用的元件中，可用钛或钛合金来取代铝。这样做的原因包含钛的较高强度重量比、极限强度较高且与复合材料的冶金兼容性较好。然而，当在室温下对钛进行拉伸成形时存在困难，因为其降伏点在最小百分比的延伸值的情况下非常接近其极限抗拉强度。因此，通常从大型坯材中冲击成形(bumpformed)和机械加工钛元件,这种工艺既昂贵又耗时。因此，需要一种对钛及其合金进行拉伸成形的设备和方法。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种用于在高温下对钛进行拉伸成形和/或潜应变成形的方法。本专利技术的另一目的是提供一种用于在高温下对钛进行拉伸成形和/或潜应变成形的设备。本专利技术的另一目的是提供一种在成形工艺期间将工件绝缘的设备。通过本专利技术可满足这些和其它目的，本专利技术根据一个方面提供一种拉伸成形方法，其包含提供具有预选非矩形横截面轮廓的细长金属工件；提供具有与所述横截面轮廓互补工作面的模具，其中至少所述工作面包括隔热材料；通过使电流穿过工件而将工件电阻加热到工作温度；通过工件处于工作温度时致使工件和模具相对于彼此移动而抵靠着工作面成形工件，进而致使工件塑性延伸并弯曲且将工件定形成预选的最终形状。根据本专利技术的另一方面，所述工件包括钛。根据本专利技术的另一方面，所述横截面轮廓具有小于约20的纵横比。根据本专利技术的另一方面，通过以下方法所组成群组中选出的方法来成形横截面轮廓挤制、压弯机(press-brake)成形、辊轧成形和机械加工以及其组合。根据本专利技术的另一方面，所述方法包含在成形设备的钳口中接纳工件的相对末端的步骤。根据本专利技术的另一方面，所述方法包含使电流穿过钳口到达工件的步骤。根据本专利技术的另一方面，所述钳口承载在可移动的摆臂上，且成形工件的步骤包括移动摆臂以围绕工作面卷绕工件。根据本专利技术的另一方面，所述方法包含在执行成形的同时控制工作温度的步骤。根据本专利技术的另一方面，所述方法包含通过以下方式进行潜应变成形工件的步骤使抵靠着工作面成形的工件在受控温度下维持一选定保压(dwell)时间。根据本专利技术的另一方面，所述方法包含用罩壳包围模具和工件的第一部分的步骤。根据本专利技术的另一方面，所述罩壳包含开口，该开口在成形步骤发生的同时允许工件的第二部分从罩壳中突出。根据本专利技术的另一方面，一种拉伸成形设备包含模具，其具有预选非矩形横截面轮廓的工作面，所述工作面适于接纳和成形细长金属工件，其中至少所述工作面包括隔热材料；加热构件，其用于将工件电阻加热到工作温度；以及移动构件，其用于使模具和工件相对于彼此移动，致使工件抵靠着工作面延伸和弯曲。根据本专利技术的另一方面，所述模具主要由陶瓷材料组成。根据本专利技术的另一方面，所述设备进一步包含用于接纳工件的相应相对末端的相对钳口。根据本专利技术的另一方面，所述加热构件包含以电气方式连接到钳口的电流源；以及钳口与工件之间的电气连接。根据本专利技术的另一方面，所述钳口承载在可移动的摆臂上，所述摆臂适于围绕工作面卷绕工件。根据本专利技术的另一方面，所述成形设备进一步包含温度控制构件，该控制构件用于在执行成形的同时控制工作温度。根据本专利技术的另一方面，所述成形设备进一步包含用于使抵靠着工作面所成形的工件在工作温度下维持一选定保压时间的构件。根据本专利技术的另一方面，所述成形设备进一步包含罩壳，其中用罩壳包围模具和工件的第一部分。根据本专利技术的另一方面，所述罩壳包含埤构件，用于允许工件的第二部分从罩壳中突出。根据本专利技术的另一方面，一种拉伸成形设备包含模具，其具有适于接纳和成形细长金属工件的工作面，其中至少所述工作面包括隔热材料；加热构件，其用于将工件电阻加热到工作温度；罩壳，其适于在成形操作期间包围模具和细长工件的第一部分，且进一步适于允许工件的第二部分从中突出；以及移动构件，用于使模具和工件相对于彼此移动，致使工件抵靠着工作面延伸和弯曲。根据本专利技术的另一方面，所述罩壳包含可在准许将工件放置在罩壳中的打开位置与关闭位置之间移动的第一门。根据本专利技术的另一方面，所述罩壳包括至少一个其中包含开口的侧壁，用于允许工件的外端部分相对于罩壳移动。根据本专利技术的另一方面，所述成形设备进一步包含可移动门，其大致覆盖所述壁的侧开口，所述门中具有工件开口，其适于允许工件从中穿过，所述工件开口大致小于所述侧开口。根据本专利技术的另一方面，所述罩壳包括盒状结构，其具有顶壁和底壁、前壁和后壁、相对侧壁以及位于所述壁的一者中的可在打开位置与关闭位置之间移动的门。附图说明通过结合附图参看以下描述将最佳地了解本专利技术，在附图中图I根据本专利技术构造的示范性拉伸成形设备的透视图；图2是图I的拉伸成形设备的钳口组合件的顶部截面图；图3是形成图I所示的设备的一部分的模具罩壳的透视图，其中其门处于打开位置； 图4是图3所示的模具罩壳的横截面图，其展示其内部构造；图5是图3的模具罩壳的顶部平面图；图6是模具罩壳的一部分的分解图，其展示其侧门的构造；图7是图I所示的拉伸成形设备的透视图，其中加载有准备成形的工件；图8是拉伸成形设备的另一透视图，其中工件已完全成形；图9A是说明使用拉伸成形设备的示范性成形方法的方框图；图9B是图9A的方框图的继续；且图10是图I所示的工件的端视图。具体实施例方式参看附图(其中在各个视图中，，相同参考编号始终指代相同元件)，图I说明具有示范性工件“W”的根据本专利技术构造的示范性拉伸成形设备10。如图10所示，工件W是具有“L”形横截面轮廓的挤制件。本专利技术适合与各种类型的工件一起使用，其中包含但不限于辊轧平板或辊轧形状、棒料、压弯机成形的轮廓、挤制轮廓、机械加工的轮廓等。本专利技术特别适用于具有非矩形横截面轮廓的工件且适用于横截面轮廓的纵横比约20或更小的工件。如图10所示，纵横比是包围横截面轮廓的外部范围的矩形盒“B ”的长度“ LI ”与“ L2 ”的比率。设备10包含大致刚性的主要框架12，其界定模具安装表面14且支撑设备10的主要操作元件。第一和第二相对摆臂16A和16B枢转安装到主要框架12，且分别耦合到液压成形缸18A和18B。摆臂16A和168承载液压张力缸20A和20B，所述液压张力缸20A和20B上又安装有可液压操作的钳口组合件22A和22B。张力缸20可在固定定向上附接到摆臂16，或者其可围绕垂直轴而相对摆臂16枢转。模具罩壳24 (下文中更详细描述)安装到位于钳口组合件22A与22B之间的模具安装表面14。提供适当的泵、阀和控制元件(未图标)以用于向成形缸18、张力缸20和钳口组合件22供应加压的液压流体。或者，可用其它类型的致动器(例如电或电磁装置)来取代上述液压元件。设备10的控制和排序可以是手动的或自动的，例如通过PLC或PC型计算机。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于成形细长金属工件的拉伸成形设备，包括：模具，具有带有预定横截面轮廓的工作面，所述轮廓适于接纳和成形所述工件；隔热罩壳，所述罩壳包括对准且相对的第一和第二工件开口，所述第一和第二工件开口位于所述罩壳的相应第一和第二隔开的侧壁中，所述模具位于所述第一和第二隔开的侧壁之间，所述开口构造为使得，当所述工件在成形中邻近所述模具的工作面在所述罩壳内定位时所述工件的端部延伸穿过所述开口；第一和第二相对的摆臂；第一和第二相对的钳口，安装在相应的第一和第二相对的摆臂上，每个钳口均构造为夹持所述工件的相应端部；加热装置，用于将所述工件电阻加热至工作温度；以及移动装置，用于将所述模具的工作面和所述工件相对彼此移动，以便使所述工件抵靠着所述模具的工作面成形为预选形式。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：赖利·亚历山大·波廉，哈乐德·约翰·威伯，汤玛斯·桑迪·休斯顿，
申请(专利权)人：西瑞尔贝兹公司，
类型：发明
国别省市：