专利名称：一种管材局部缩径的方法
技术领域：
本发明涉及一种金属管材成形方法。
背景技术：
管材局部缩径技术是指对管材局部直径缩小的一种方法。局部缩径分为端部缩径和中间部位缩径。端部缩径是指将管材口部直径缩小的方法也称之为缩口。目前管材缩口技术根据加工产品的特点主要有以下几种1、采用缩口模具的冲压缩口。该方法受到极限缩口系数的限制，同时管材很长时不适用，对于中间部位缩径无法实现；2、分瓣模缩口，这种方法多用于长管缩口。该方法由于分瓣模限制，成形后工件存在棱角现象；3、旋压缩口， 该方法需专门旋压设备，加工效率低，成本高。上述方法主要加工管材截面为圆形的管件， 不适用于异型截面管材(如矩形截面管材)缩径。
发明内容
本发明的目的在于提供一种表面质量好、无褶皱现象、成品率高的管材局部缩径的方法，本发明主要是通过固体颗粒介质对管材局部施加径向压力，实现管材局部缩径。本发明的技术方案如下
将待成形管材内部装入芯杆，芯杆决定了管件塑件成形后的形状。将芯杆沿轴向或径向分成多瓣，以保证工件成形后芯杆能顺利从管件中取出；将装配好芯杆的管材放入固定模块的成形孔中，向由固定模块和压头所构成的料腔中装入固体颗粒介质，成形孔径与管件之间采用间隙配合，其间隙小于固体颗粒介质，从而保证介质在受压状态时不会从间隙中挤出；其中压头数量可以根据管件成形形状设置1个或多个；在露于管材外面的芯杆端部施加一轴向推力，保证变形过程中芯杆位置固定，然后向管材两端施加合适轴向力N，同时压头下压，压缩固体颗粒介质，使管材实现径向变形，管材逐渐缩径并向芯杆贴拢，直至管材与芯杆紧密贴合后成形结束；压头回程，将成形后的工件从固定模块的成形孔中抽出， 然后从管材两端分别取出芯杆，得到加工好的管材。对于常温下塑性较差、难变形的金属管材可以先将管材加热至需要温度再进行加工成形。芯杆定形处的局部形状可以为异型截面，只要芯杆沿轴向和径向分为多瓣后能从加工完毕后的管材中顺利取出，该方法就可以实现局部缩径变形。若要实现管材缩口只需将加工后的管材沿径向对称面切开，即实现了两件管材的缩口加工，大大提高了生产效率。固体颗粒介质充满模具的待变形区周边，利用固体颗粒介质传力特性对管材外表面施加径向压力；根据需要可在管材两端施加一定的轴向力(也可以不施加轴向力)。通过对径向力、轴向力的控制来调整管材缩径时的受力状态，从而控制其壁厚的均勻度。本发明与现在技术相比具有如下优点
1、管材变形部位受力合理、壁厚变化均勻、表面质量高、贴膜性良好、回弹极小、无褶皱现象发生，提高了工件成形质量和成品率；
2、不仅可以加工圆形截面管件，也可以加工异型截面管件3、固体颗粒介质可以循环利用，对成形结果没有影响，环保无污染。
图1是本发明圆形管材使用二块芯杆缩径时使用的模具主视剖面示意图。图2是图1的A-A剖面示意图。图3是本发明矩形管材使用三块芯杆缩径时使用的模具主视剖面示意图。图4是图3 A-A和B-B剖面示意图。附图中1-压头、2-固定模块、3-圆形截面管材、4-芯杆、5-固定颗粒介质、N-轴向拉力、P-轴向推力、F-固体颗粒介质力。
具体实施例方式实施例1
在图1所示的本发明圆形管材使用二块芯杆缩径使用的模具主视剖面示意图中，将 0Crl8Ni9不锈钢圆形管材3内部装入芯杆4，该芯杆从最小截面处一分为二，变形端部为所需形状。将上述管材放入固定模块2的圆形成形孔中，再向由固定模块和压头所构成的料腔中装入粒径为0. Imm的固体颗粒介质陶瓷球5，在露于管材外面的芯杆端部施加一轴向推力P保证变形过程中芯杆位置固定，然后在管材两端施加轴向拉力N，同时压头1下压，压缩料腔中固体颗粒介质将力F传递至管材外表面，使管材实现径向变形，管材逐渐缩径并向芯杆贴拢，直至管材与芯杆紧密贴合后成形。压头回程，将成形后的工件从固定模块的成形孔中抽出，然后从管材两端分别取出芯杆，得到加工好的管材。实施例2
在图3所示的本发明矩形管材使用三块芯杆缩径示使用的模具主视剖面示意图中，将 0Crl8Ni9不锈钢方形管材3内部装入芯杆4，该管材局部缩径成形部位为两处，一处为单面成矩形槽，另一处为单面成圆槽，上述芯杆被切割成三块，上表面变形区两块，底部一块。将上述管材放入固定模块2的方形成形孔中，向由固定模块和压头所构成的料腔中装入粒径为0. 15mm的固体颗粒介质钢珠5，其它步骤与实施例1相同。
权利要求
1.一种管材局部缩径的方法，其特征在于将待成形管材内部装入芯杆，该芯杆沿轴向或径向分成多瓣，将上述装配好芯杆的管材放入固定模块的成形孔中，向由固定模块和压头所构成的料腔中装入固体颗粒介质，成形孔径与管件之间采用间隙配合，其间隙小于固体颗粒介质，在露于管材外面的芯杆端部施加一轴向推力，然后向管材两端施加合适轴向力，同时压头下压，压缩固体颗粒介质，使管材实现径向变形，管材逐渐缩径并向芯杆贴拢，直至管材与芯杆紧密贴合后成形结束；压头回程，将成形后的工件从固定模块的成形孔中抽出，然后从管材两端分别取出芯杆。
2.根据权利要求1所述的一种管材局部缩径的方法，其特征在于待成形管材截面可以为圆形也可以为异形截面。
3.根据权利要求1所述的一种管材局部缩径的方法，其特征在于对于常温下塑性较差、难变形的金属管材可以先将管材加热至需要温度再进行加工成形。
全文摘要
一种管材局部缩径的方法，将待成形管材内部装入芯杆，该芯杆沿轴向或径向分成多瓣，将上述装配好芯杆的管材放入固定模块的成形孔中，向由固定模块、压头所构成的料腔中装入固体颗粒介质，管材两端施加合适轴向力，同时压头下压，压缩固体颗粒介质，使管材实现径向变形，管材逐渐缩径并向芯杆贴拢，直至管材与芯杆紧密贴合后成形结束；压头回程，将成形后的工件从固定模块的成形孔中抽出，然后从管材两端分别取出芯杆，得到加工好的管材。本发明加工的管材变形部位壁厚变化均匀、表面质量高、无褶皱现象发生，提高了工件成形质量和成品率并且环保无污染；不仅可以加工圆形截面管件，也可以加工异型截面管件。
文档编号B21D31/00GK102554023SQ201210013199
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月17日 优先权日2012年1月17日
发明者曹秒艳, 董国疆, 赵长财 申请人:燕山大学