[发明专利]一种异种材料曲面管件的多层管辅助快速气胀装置及方法

权利要求书

1.一种异种材料曲面管件的多层管辅助快速气胀装置，其特征在于，所述的装置包括上模（7）、下模（12）、左推头（1）、右推头（8）、气瓶（9）、进气阀（10）、进气管（11）、出气管（13）和泄压阀（14），所述的上模（7）的型腔表面和下模（12）的型腔表面向装置中心轴方向依次设置有外覆管（3）、管坯（4）和内覆管（2）；所述的内覆管（2）的左右两侧分别插入左推头（1）和右推头（8），且左推头（1）和右推头（8）与内覆管（2）之间保持密封状态；在所述的左推头（1）和右推头（8）中分别插入进气管（11）和出气管（13），并与内覆管（2）的内腔相通；其中进气管（11）在装置外部与气瓶（9）连接，通过进气阀（10）控制，出气管（13）与外部环境相通，通过泄压阀（14）控制。

2.根据权利要求1所述的一种异种材料曲面管件的多层管辅助快速气胀装置，其特征在于，在所述的内覆管（2）和外覆管（3）之间套入管坯（4），所述管坯（4）由钛合金、铝合金、高温合金或高强钢两种或两种以上的材料对焊而成，焊接工艺包括激光焊接、电子束焊接。

3.根据权利要求2所述的一种异种材料曲面管件的多层管辅助快速气胀装置，其特征在于，所述的内覆管（2）与管坯（4）、外覆管（3）与管坯（4）之间的间隙为0.1-0.3mm，使内覆管（2）、外覆管（3）和管坯（4）所形成的多层管（6）的层与层之间表面在成形过程中保持贴合状态，并保证多层管（6）轴向两侧齐平。

4.根据权利要求1~3任一所述的一种异种材料曲面管件的多层管辅助快速气胀装置，其特征在于，所述的外覆管（3）的材料强度是管坯（4）的材料强度的1-2倍；所述的内覆管（2）的材料强度是管坯（4）的材料强度的0.5-1倍。

5.根据权利要求1所述的一种异种材料曲面管件的多层管辅助快速气胀装置，其特征在于，所述的上模（7）的型腔表面和下模（12）的型腔表面均为非对称、大曲率不规则曲面。

6.根据权利要求1所述的一种异种材料曲面管件的多层管辅助快速气胀装置，其特征在于，所述的气瓶（9）中的介质为空气、氮气或氩气。

7.一种异种材料曲面管件的多层管辅助快速气胀方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一：将管坯（4）、内覆管（2）、外覆管（3）的表面进行预处理，

步骤二：在管坯（4）内侧插入内覆管（2），在管坯（4）外侧套上外覆管（3），得到多层管（6），控制内覆管（2）与管坯（4）、外覆管（3）与管坯（4）之间的间隙为0.1-0.3mm，并保证多层管（6）轴向两侧齐平；

步骤三：闭合上模（7）、下模（12）的模具，将多层管（6）夹持住，分别将左推头（1）、右推头（8）插入内覆管（2）的两侧，控制左推头（1）和右推头（8）向管材轴向移动，使多层管（6）的轴向两端紧贴上模（7）和下模（12），以实现多层管（6）的密封；

步骤四：将上模（7）、下模（12）和多层管（6）加热至成形温度；

步骤五：待上模（7）、下模（12）和多层管（6）加热至成形温度后，保温20-30分钟，打开进气阀（10），通过进气管（11）向内覆管（2）内充入高压气体；通过进气阀（10）的打开和闭合，按压力加载路径进行气胀成形，初始气体压力为0-20MPa；

步骤六：待多层管贴合上模（7）和下模（12）后，逐渐升高气体压力至0-70MPa，保温保压0.1-0.5h；

步骤七：胀形完成后，打开泄压阀（14）卸除压力，从进气管（11）持续吹入低压冷气，待上模（7）和下模（12）冷却至取件温度，打开上模（7），退出左推头（1）和右推头（8），取出成形制件；

步骤八：将内覆管（2）和外覆管（3）去除，得到所需异种材料曲面管件。

8.根据权利要求7所述的一种异种材料曲面管件的多层管辅助快速气胀方法，其特征在于，所述的管坯（4）厚度为1-5mm；所述的步骤一中的预处理包括：喷涂润滑剂、喷砂或打磨来调整内覆管（2）与管坯（4）或外覆管（3）与管坯（4）之间的摩擦系数。