《輕合金管材熱態內高壓成形方法》是哈爾濱工業大學於2005年10月25日申請的發明專利，該專利的公布號為CN1751819，授權公布日為2008年3月5日，公發明人是苑世劍、何祝斌。
《輕合金管材熱態內高壓成形方法》屬於管材零部件的成形方法，特點在於，將輕合金管材加熱到適當溫度後顯著提高其成形性能，能夠一次成形出形狀複雜的輕合金管狀空心變截面零部件，與傳統工藝相比，該方法生產的零部件具有質量輕、剛度好和成本低的優點。
2018年12月20日，《輕合金管材熱態內高壓成形方法》獲得第二十二中國專利獎金獎。
（概述圖為《輕合金管材熱態內高壓成形方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：輕合金管材熱態內高壓成形方法
- 申請號：2005100104707
- 地址：黑龍江省哈爾濱市南崗區西大直街92號
- 公告號：CN1751819
- 發明人：苑世劍、何祝斌
- 申請日：2005年10月25日
- Int. Cl.：B21D26/02(2006.01)
- 授權日：2008年3月5日
- 代理機構：哈爾濱市松花江專利商標事務所
- 申請人：哈爾濱工業大學
- 類別：發明專利
- 代理人：岳泉清
技術背景,發明內容,附圖說明,技術領域,實施方式,榮譽表彰,
技術背景
能源危機和環境污染是人類面臨的二大難題。汽車、飛機等運輸工具在能源消耗中占有很大比例，汽車尾氣也是主要的空氣污染源。減輕汽車、飛機的自重是減少能源消耗和污染排放的措施之一。輕量化主要途徑是採用輕質材料和輕體結構。輕質材料包括鋁合金、鎂合金、鈦合金和複合材料等。輕體結構主要形式包括整體結構、薄殼和空心變截面。對千空心變截面零部件，傳統的製造工藝一般為先衝壓成形兩個半片然後再焊接成整體，工藝複雜，質量難以保證。而內高壓成形特別適合成形空心變截面零部件。內高壓成形時，管坯在內部高壓液體和兩端軸向載荷的共同作用下發生變形並最終貼合模具成形零件。與傳統工藝相比，內高壓成形的特點是可以一次整體成形空心變截面構件，具有質量輕，剛度好，零件數量少，可減少組裝焊接量和成本低等優點。截至2005年10月25日，內高壓成形所採用的材料主要是焊接鋼管。為了進一步減輕結構重量，可以採用鋁合金、鎂合金等輕質合金。但是，鋁合金的主要缺點是常溫下成形性差，而鎂合金在常溫下很難成形，所以在常溫下採用內高壓成形方法成形過程中因沒有施加軸向載荷，當管材脹形量過大會使管壁減薄直至破裂，而且成形後的管壁厚度不均勻，對成形複雜空心變截面零部件而言就更困難。
發明內容
《輕合金管材熱態內高壓成形方法》為了解決輕合金管材在常溫下採用內高壓成形方法成形過程中因沒有施加軸向載荷，當管材脹形量過大會使管壁減薄直至破裂，而且成形後的管壁厚度不均勻，對成形複雜空心變截面零部件困難的問題，提供了一種輕合金管材熱態內高壓成形方法解決上述問題的具體技術方案如下：
《輕合金管材熱態內高壓成形方法》的輕合金管材熱態內高壓成形方法由下列步驟實現：
步驟一、將模具2加熱到150~500°C；
步驟二、將管還3放入經步驟一加熱的模具2中，將模具2閉合；
步驟三、將沖頭l與管還3的兩端部接觸並密封，然後通過管路6向管蚽3內注入150~500°C的熱態液體介質4；
步驟四、當模具2、管還3以及熱態液體介質4的溫度達到150~500°C時，通過控制滑動沖頭（1）的軸向位移或軸向推力及與管還（3）內熱態液體介質（4） 的壓力相匹配，使管蚽3發生變形，即得製備出設計的輕合金管材零部件。
《輕合金管材熱態內高壓成形方法》的輕合金管材空心變截面零部件熱態內高壓成形方法的特點在於，將鋁合金、鎂合金等輕質管材加熱到適當溫度，可以顯著提高其成形性能，同時又充分利用了內高壓成形方法柔性高的優點能夠次成形出形狀複雜的輕 合金管狀空心變截面零部件。與傳統工藝相比，該方法生產的零件具有質董輕、剛度好、零件數量少和成本低的優點。適合千汽車排氣系統異形管件、副車架、 儀錶盤支架、車身框架、空心軸類件和複雜管件等的成形。
附圖說明
圖1是管材熱態內高壓成形及模具初始狀態結構的剖視圖，圖2是管材熱態內高壓成形及模具終了狀態結構的剖視圖。
圖中1是沖頭，2是模具，3是管還，4是熱態液體，5是加熱裝置，6是管路。
技術領域
《輕合金管材熱態內高壓成形方法》涉及管材零部件的成形方法。
實施方式
- 具體實施方式一
步驟一、首先將模具2加熱到150~500°C；模具2的溫度可通過模具2上設定的加熱裝置5（加熱裝置5採用熱電阻或熱油循環方式）以及注入的熱態液體介質4（熱態液體介質4採用熱油）的溫度進行控制；
步驟二、將常溫下或經過預熱的鋁合金或鎂合金管還3放入經步驟一加熱的模具2中，將模具2閉合；
步驟三、將經步驟二閉合後的模具2中部的滑動沖頭l與管蚽3的兩端部 接觸並採用高壓密封后，通過管路6向管蚽3內注入溫度為150~500°C和壓 力為0~250Mpa的熱態液體介質4（見圖1）；
步驟四、當經步驟三的模具2、管還3以及熱態液體介質4的溫度為150~500°C範圍時，通過控制滑動沖頭l的軸向位移或軸向推力以及管蚽3內的熱態液體介質4的壓力之間相匹配，熱態液體介質4的壓力為0~250Mpa，使管坯3產生變形，最終製備出圖2所示的輕合金管材零部件。
鋁合金和鎂合金在加熱到一定溫度後其形變性能將顯著提高。對於鋁合金錐形零件拉深，室溫拉深高度為35mm，當溫度增加到250°C時，拉深高度達到60mm。鎂合金管材在250°C時拉深比達到3.0，超過了鋼板在常溫下的拉深成形極限（拉深比2.2）。
在輕合金管材零部件成形的過程中，控制滑動沖頭的軸向位移或軸向推力以及管坯3內熱態液體介質4的壓力兩者之間的匹配關係，同時，要控制管坯3的溫度以及模具2和管還3接觸區的溫度。管坯3的加熱可以通過內部的熱態液體介質4和模具2的溫度進行控制。
《輕合金管材熱態內高壓成形方法》的方法可按模具的設計，製備出不同形狀的輕合金管材零部件。
- 具體實施方式二
該實施方式與具體實施方式一的不同點在於步驟一的模具2加熱到150°C，步驟四中模具2、管坯3以及熱態液體介質4的溫度為500°C。 其它步驟與具體實施方式一相同。
- 具體實施方式三
該實施方式與具體實施方式 的不同點在於步驟一的模具2加熱到300°C，步驟四中管坯3以及熱態液體介質4的溫度為300°C，熱態液體介質4的壓力為150Mpa。其它步驟與具體實施方式一相同。
- 具體實施方式四
該實施方式與具體實施方式的不同點在於步驟一的模具2熱500°C，步驟四中管坯3以及熱態液體介質4的溫度為150°C，熱態液體介質4的壓力為150Mpa。其它步驟與具體實施方式一相同。
榮譽表彰
2018年12月20日，《輕合金管材熱態內高壓成形方法》獲得第二十二中國專利獎金獎。
