[发明专利]一种充液轧制成形装置及方法

说明书

本发明公开一种充液轧制成形装置及方法，涉及金属管材成形技术领域，工作平台滑动连接于底板上方，平台驱动装置用于驱动工作平台相对于底板移动，下模和两个密封驱动装置固定于工作平台上表面，两个密封驱动装置分别固定于下模的两端，各密封驱动装置靠近下模的一侧安装有一个密封冲头，增压器与一个密封冲头连接，液压机包括液压滑块，液压滑块的下端安装有轧辊组件，轧辊组件与下模位置相对应且结构相匹配。本发明中用轧辊组件替代了上模，利用工作平台的轴向运动，通过轧辊组件滚压的方式，可成形出大尺寸、长轴线的大截面空心构件，避免了大规格的液压机的使用，消除了液压机台面大小对成形管件尺寸的限制，降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及金属管材成形技术领域，特别是涉及一种充液轧制成形装置及方法。

背景技术

近年来，航空航天领域逐渐向着大运载量、高可靠性、低成本的方向发展，其所需构件技术要求也不断提高，构件在制造过程中应尽量在保证性能的基础上减轻质量并控制制造成本，而结构轻量化尤其是空心结构既可以有效减少制造材料损耗和运输成本，同时又可以减少燃料消耗，是现代先进制造技术发展的重要技术和趋势之一，因此在航空航天构件的设计中大截面长轴线空心构件得到越来越多的应用，如飞机上的空心框梁、发动机中空曲轴和异型管件，航天设备上的火箭动力系统管路接头和异形截面进气道等。

航天航空所用大截面长轴线空心构件多由不锈钢、高温合金和钛合金等高强度材料制成，具有材料强度高、截面尺寸大、零件轴线长等特点，传统制造工艺是一般采用分体模压成形后进行拼焊的工艺路线，焊接之后各块回弹难以控制，形状精度差，并且焊缝质量难以控制，航空飞行中存在焊缝开裂或熔穿等隐患。此外，还存在工序多、零件数量多、成本高、承压性能差、整体性和疲劳性能差等缺点。

目前大截面空心构件多数通过内高压成形和管材充液压制成形的方法来制造，内高压成形的基本过程是：把管坯放置到模具内，闭合模具，通过端部的冲头实现管端密封和注入液体介质，在管内高压液体介质和两端密封冲头轴向补料的共同作用成形为所需形状的构件。但对于大截面空构件来说，由于这类零件材料强度高，零件尺寸巨大，造成内高压成形过程所需的液体压力大幅度提高，同时，也会造成合模力也显著增加，例如对于直径0.6米，长度10米级的DP780管件进行内高压成形，其合模力可达数万吨，极大的增加了设备的投资成本和产品制造成本。管材充液压制成形基本过程是：首先在管坯内部充满液体介质，然后闭合上模，使管坯在模具机械压制和管内液体支撑的共同作用下发生变形。此方法区别于内高压成形，其内部所需液体压力小于管材屈服压力，从而显著降低成形的压力，减少设备的吨位。但是对于大截面空心构件来说，由于其存在截面尺寸大、零件轴线长等特点，若采用充液压制成形，则所需液压机工作平台尺寸可达数十米，设备制造困难，成本高昂，而航空航天用零件需求数量小但种类繁多，采用超大台面液压机成形，通用性差，制造成本难以控制。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种充液轧制成形装置及方法，解决了目前大尺寸、长轴线的大截面空心构件成形困难，成本高昂的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种充液轧制成形装置，包括底板、工作平台、下模、轧辊组件、平台驱动装置、液压机、增压器、控制器、两个密封冲头和两个密封驱动装置，所述工作平台滑动连接于所述底板上方，所述平台驱动装置用于驱动所述工作平台相对于所述底板移动，所述下模和两个所述密封驱动装置固定于所述工作平台上表面，两个所述密封驱动装置分别固定于所述下模的两端，各所述密封驱动装置靠近所述下模的一侧安装有一个所述密封冲头，所述增压器与一个所述密封冲头连接，所述液压机包括液压滑块，所述液压滑块位于所述下模上方，所述液压滑块的下端安装有所述轧辊组件，所述轧辊组件与所述下模位置相对应且结构相匹配，所述液压机、所述平台驱动装置和两个所述密封驱动装置均与所述控制器连接。