[发明专利]基于自阻电加热方式的异形管件旋压成形方法

说明书

本发明提供了一种基于自阻电加热方式的异形管件旋压成形方法，在异型管件管坯外层电沉积一层二硫化钼润滑层，使高频低压电源、管坯、工具头、尾顶块、导线和碳刷架总成构成电流回路，工具头与管坯接触点加热升温达到成形温度时，主轴按照恒定角速度转动或者静止不动，工具头和管坯开始联动，工具头按照数控程序同步自阻电加热旋压管坯。本发明不仅适用于钛及钛合金、镁合金等难溶性金属的管件成形，也适用于常温下成形力较大的厚管坯的异形件成形加工。本方法操作简单，加热升温快，适合小批量零件的快速开发和试制。

技术领域

本发明涉及异形管件成形技术领域，具体是一种基于自阻电加热方式的异形管件旋压成形方法。

背景技术

金属管件在车辆、航空航天和石油化工等领域发挥着不可替代的作用，以薄壁金属管件为基础进一步加工成形的各类异形管件有着十分广泛的用途。利用冲压等塑性成形方法制造管件，具有生产效率高、适合管件的大批量生产，此外管材的冲裁、弯曲、涨形、缩孔、扩孔以及自由弯曲都是管件比较常用的制造方法，现有工艺存着成形精度不高以及成品率底下的问题，特别对于一些结构复杂复杂和非对称形状的异形管件，传统的塑性成形方法难以做到。此外，上述常见的管材加工方法比较适合常温下具有良好的塑性变形能力的金属的成形加工，无法加工成形钛及钛合金、镁合金等室温下塑性性能较差的金属，限制了钛合金等管材的应用和发展。

旋压技术是一种先进的由点到面的近净成形加工技术，尤其近年来发展起来的强力数控旋压机床在管材的成形方面有着很大的潜质，通过更换旋压工具头或者使用组合工具头，可以旋压成形结构复杂的管类零件。本文发明的基于自阻电加热方式的异形管件旋压成形技术具有加热升温快，操作简单可靠，不适用模具或者仅采用简单模具，在同一台旋压机床上可以完成对不同形状的异形管件的旋压成形加工，特别适合钛合金及镁合金等材质的异形管件的旋压成形。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种基于自阻电加热方式的异形管件旋压成形方法，在同一台数控旋压机床上可以加热旋压成形不同类型的异形管件，有较广泛的使用范围；操作简单可靠，且低压电源不会对人员造成威胁，是一种新型的异形管件成形方法。

本发明包括以下步骤：

1）根据异型管件形状制造相应工具头，在异型管件管坯外层电沉积一层二硫化钼润滑层；

2）利用三爪卡盘固定芯棒，将异型管件管坯固定在芯棒和尾顶块之间，尾顶块通过转动顶尖与移动顶尖连接，移动顶尖套在主轴上，芯棒、管坯和尾顶块对心夹紧，三者随主轴按一定角速度转动或静止；

3）安装自阻加热工装，利用导线依次连接工具头、高频低压电源、碳刷架总成，碳刷架总成与尾顶块连接，碳刷架总成通过碳刷杆和磁性固定架与移动顶尖连接；

4）工具头先接触管坯，高频低压电源、管坯、工具头、尾顶块、导线和碳刷架总成构成电流回路，工具头与管坯接触点加热升温达到成形温度时，主轴按照恒定角速度转动或者静止不动，工具头和管坯开始联动，工具头按照数控程序同步自阻电加热旋压管坯。

所述的旋压成形为多道次旋压成形，螺旋式圆弧凹槽异形管件加工过程为“车螺纹”法，工具头与主轴联动加工；直线圆弧凹槽异形管件和直线平凹槽异形管件加工过程为“层切法”，主轴静止不动，加工好一个凹槽转过一定的角度再加工另外一个凹槽，每道次加工完成后工具头回到初始位置点开始下一道次加工；工具头与管材接触的部位温度保持不变，直线型平凹槽用楔形工具头加工，圆弧形凹槽用半球形工具头加工。

所述的工具头与管坯接触点加热升温过程为利用电阻产生焦耳热的局部加热方法，工具头与管材接触的部位升温迅速，温度较高，接触点周围温度逐渐降低，温度梯度变化较大。

所述的工具头为半球形和楔形两种类型，且垂直于主轴回转轴线，工具头材质为YG6硬质合金，半球形工具头圆角半径与异形管件圆弧圆角半径大小相等。

本发明有益效果在于：