[发明专利]基于汽油燃烧的合金管材加热气胀成形模具及成形方法

说明书

本发明提供了一种基于汽油燃烧的合金管材加热气胀成形模具及成形方法，其通过合金管材加热气胀成形模具对待加工合金管坯形成密封后，采用向待加工合金管坯内喷射混合的汽油和空气并点火燃烧，使得加工合金管坯内的气压急剧增加，并通过燃烧使得管坯管壁受热升温后成形性能得以提升，进而促使管坯气胀成形得到成形空心工件，无需外部提供加热系统和复杂的高压供给系统，设备投资低，易于实现，加工效率高，且能够提高工件成形过程中的成形性能，并提供给足够的气胀成形压力，能够适用于高强钢、超高强钢等合金管材加工空心变截面零部件，有利于促进高强钢和超高强钢材质的空心变截面零部件在汽车产品中的应用，推进汽车工业技术的进步。

技术领域

本发明涉及合金管材的成形技术领域，尤其设计一种基于汽油燃烧的合金管材加热气胀成形模具及成形方法。

背景技术

在航空、航天、汽车等诸多工业领域中，零件采用“以空代实”的结构越来越普遍，采用空心变截面结构的零部件，能够满足在承受大载荷的情况下，达到减重和节约材料的目的。空心变截面零部件的常见制造方法有分段焊接和高压充液成形技术等。由于焊接方法制造出来的变径管存在焊缝，因此其刚度和耐腐蚀的能力较差，应用领域大大受到限制。高压充液成形技术主要是在合金管坯的内部通入高压液体，管件在高压液体的径向压力和管端加载的轴向压力的共同作用下发生变形，并最终贴模成形，采用高压充液成形技术制造出空心变截面零部件由于没有焊缝，因此部件整体的强度和刚度较好。

高压充液成形加工方法主要应用于普通钢管、铜管等易成形材料的冷态成形。而目前在汽车制造行业，随着人们对汽车安全性能要求的提高，越来越多的高强钢和超高强钢被应用于汽车空心零部件的生产。材料强度的提高，使得通过高强钢、超高强钢等合金管材加工空心变截面零部件的难度越来越大，采用高压充液成形加工方法会导致成形所需液压过大，对液压设备的要求过高，往往难以达到所需液压要求，影响工件加工的效率，并且容易因所提供液压不足而造成高强钢、超高强钢等合金管材加工空心变截面零部件的精度不足，难以满足零部件加工要求。这就制约了高强钢和超高强钢材质的空心变截面零部件在汽车产品中的应用。

因此，亟需一种易于实现、加工效率高、能够适用于高强钢和超高强钢材质的合金管材加工空心变截面零部件的工件加工新方法。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种基于汽油燃烧的合金管材加热气胀成形模具及成形方法，该方法能够适用于高强钢、超高强钢等合金管材加工空心变截面零部件，且易于实现、加工效率高，能够解决现有技术针对高强钢、超高强钢等合金管材加工空心变截面零部件存在的难以满足压力要求、加工效率低、加工精度不足等问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

基于汽油燃烧的合金管材加热气胀成形模具，包括能够相互配合的上成型镶块和下成型镶块，所述上成型镶块和下成型镶块均具有整体呈贯通的凹槽状且中部凹陷深、两端部凹陷浅的型腔面，使得上成型镶块和下成型镶块配合连接后，二者的型腔面能够围合形成筒状的且中部内径大、两端部内径小的型腔通道空间，且所述型腔通道空间两端的小内径部与待加工合金管坯的外径形状相匹配，所述通道空间中部的大内径部为气胀成形模腔部；所述上成型镶块和下成型镶块上沿各自的型腔面延伸方向还分布铺设有若干道贯通的冷却水通道；

还包括能够与上成型镶块和下成型镶块配合连接后围合形成的型腔通道空间两端的小内径部进行滑动密封配合的两个冲头，所述冲头朝向型腔通道空间的一端设置有火花塞和用于朝向型腔通道空间内喷油的单向喷油嘴，冲头上还设置有连通至所述单向喷油嘴的气路通道和油路通道，以及与所述火花塞导电连接的火花塞电控端子。

上述基于汽油燃烧的合金管材加热气胀成形模具中，作为优选方案，所述上成型镶块和下成型镶块上，冷却水通道与型腔面的间隔距离为5~40mm。