內(nèi)高壓成形是一種以管材為坯料，以油液為傳壓介質(zhì)，在管材內(nèi)部施加超高壓的同時，對管坯的兩端施加軸向推力進行補料。因兩種外力的合力作用，管坯產(chǎn)生塑性變形，最終與模腔內(nèi)壁貼合，使管坯成為具有三維形狀零件的現(xiàn)代塑性加工技術(shù)。本文興迪源機械帶來低碳鋼瓶形管件及Ω接頭管件內(nèi)高壓成形詳解。

一、低碳鋼瓶形管件內(nèi)高壓成形：

圖2-36為一種瓶形管件的零件圖。管材外徑為40mm,初始壁厚為2.5mm,成形區(qū)直徑為183mm,材料為20鋼。該件成形的難點在于：

①左右非對稱，要求管材兩端的補料量不同；

②成形區(qū)長，長度為管材直徑的4.6倍，成形過程中所需要的補料量達到80mm,初始管材的長度為403mm,接近管材外徑的10倍，管材初始長度大容易引起屈曲；

③膨脹量大，膨脹率為70%，而材料延伸率僅為28%。

圖2-36 瓶形管件形狀與尺寸(mm)

由于該瓶形件材料為低碳鋼，而且成形區(qū)長，要想獲得大膨脹率，必須采用合適的預(yù)成形坯。同樣采用“有益皺紋”作為預(yù)成形坯聚料，皺紋形狀如圖2-37(a)所示。然后通過加壓整形使皺紋展平，即可獲得該瓶形管件，如圖2-37(b)所示。壁厚分布情況為兩端送料區(qū)增厚，向中部成形區(qū)減薄，送料區(qū)越長，增厚越嚴重，左側(cè)送料區(qū)增厚大于右側(cè)。

在成形區(qū)，壁厚的分布是起伏變化的，這與成形過程中皺峰皺谷的位置相對應(yīng)，皺峰處壁厚稍薄，而皺谷處壁稍厚，這也是利用“有益皺紋“成形的壁厚分布的一個顯著特點。最薄處壁厚為1.92mm,減薄率為25.2%。左側(cè)最大壁厚為2.75mm,增厚10%。

圖2-37瓶形管件a)有益起皺形狀；(b)瓶形管件。

二、Ω接頭管件內(nèi)高壓成形：

圖2-38為Ω接頭管件零件圖，該管件軸向剖面形狀類似希臘字母Ω,因此稱為Ω接頭，為運載火箭動力系統(tǒng)中構(gòu)成補償管的重要零件之一。管材材料為1Crl8Ni9Ti。該接頭的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝為采用模具壓出半環(huán)，切邊配對后焊接成整圓，存在兩條軸向焊縫。傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的主要問題：

①模具壓彎出半圓凸筋寬度不一致，精度難以保證；

②兩半圓焊后變形嚴重，對接面翹曲，尺寸超標(biāo)，并造成兩端頭無法加工；

③兩半圓采用手工鎢極氬弧焊焊接，清除焊漏工作量大易碰傷工件造成廢品，如清理不凈，則滾焊鋼絲套時易出現(xiàn)虛焊，降低可靠性

④1零件結(jié)構(gòu)存在疊加，造成有些位置無法進行X射線探傷，易造成焊接缺陷漏判。

圖2-38 Ω接頭管件形狀與尺寸(mm)

采用內(nèi)高壓成形工藝制造圖2-38所示Ω接頭，需要外徑為161mm,壁厚1.5mm的不銹鋼管。該管材直徑大、壁厚薄，無法獲得無縫管材。由于激光焊接工藝具有焊縫塑性好、熱影響區(qū)小、焊道窄且表面質(zhì)量好、焊后清理工作量小、可重復(fù)性好等優(yōu)點，故采用激光焊接制造管材。

Ω接頭內(nèi)高壓成形的難點：

①大直徑超薄零件，徑厚比達107,管端密封困難；

②內(nèi)圓角小，僅為板厚的3.3倍，需要成形壓力高；

③軸向反力大，當(dāng)成形壓力為150MPa時，軸向反力接近3000KN,超過現(xiàn)有設(shè)備液壓伺服缸的能力；

④沒有過渡區(qū)或者過渡區(qū)為垂直邊，并且要求?190mm凸臺處的最小壁厚大于1.3mm。這些難點綜合在一起，使得圖2-38所示零件成形難度非常大。為了成形小圓角，需要很高的成形壓力，成形壓力高，軸向反力大、管端密封困難。為了滿足最小壁厚要求和高壓下整形圓角，需要一定的軸向補料，而補料過度或與內(nèi)壓匹配不合適，就會產(chǎn)生內(nèi)凹缺陷，如圖2-39所示。

圖2-39 內(nèi)凹缺陷

只有解決超薄管端部密封、大直徑管軸向減力、避免內(nèi)凹缺陷和壁厚控制才能獲得合格的零件，如圖2-40所示。其壁厚分布為中部膨脹區(qū)減薄較大，兩端傳料區(qū)壁厚基本不變，最小壁厚為1.37mm。

圖2-40 Ω接頭零件

【興迪源內(nèi)高壓成形技術(shù)優(yōu)勢】

興迪源機械(Xingdi Machinery)是一家專注流體壓力成形技術(shù)的鍛壓設(shè)備制造企業(yè)。自2007年創(chuàng)立以來，公司一直致力于內(nèi)高壓成形的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品研發(fā)。主營產(chǎn)品范圍從生產(chǎn)普通液壓設(shè)備，現(xiàn)今發(fā)展至生產(chǎn)、研發(fā)國內(nèi)流體壓力成形技術(shù)的鍛壓設(shè)備。

興迪源機械自2010年開始組建超高壓液力成形技術(shù)團隊，突破了成形壓力100MPa-250MPa的技術(shù)難關(guān)，研發(fā)出“內(nèi)高壓成型設(shè)備”并投入用戶生產(chǎn)現(xiàn)場。至今，公司已是創(chuàng)立超過10年的實力企業(yè)，已掌握了成形壓力為500MPa的技術(shù)，并向市場提供了合模力4000噸、成形壓力達500MPa以內(nèi)的各種規(guī)格的內(nèi)高壓成型液壓設(shè)備數(shù)十臺套，技術(shù)研發(fā)成果在國內(nèi)同行的民營企業(yè)中達到優(yōu)異水平。

部分文段和圖片摘自：

　　《現(xiàn)代液壓成形技術(shù)》

　　作者：苑世劍

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