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液力胀接的原理及工艺特点
2019-09-05
摘要:液力胀接是以液体介质在轴管内加载产生局部变形,利用液压伺服精确控制内压,实现轴管和多个套环一次性整体装配的工艺方法,适于制造空心凸轮轴等轴类件。本文兴迪源机械带来液力胀接的原理及工艺特点。

   液力胀接是以液体介质在轴管内加载产生局部变形,利用液压伺服精确控制内压,实现轴管和多个套环一次性整体装配的工艺方法,适于制造空心凸轮轴等轴类件。本文兴迪源机械带来液力胀接的原理及工艺特点。

  一、液力胀接的原理:

  液力胀接是以液体介质在轴管内加载产生局部变形,利用液压伺服精确控制内压,实现轴管和多个套环一次性整体装配的工艺方法,适于制造空心凸轮轴等轴类件。

  液力胀接原理如图7-1所示。

  胀接前轴管与套环之间预留初始间隙δ0,轴管两端与套环不发生连接的部分由模具约束其变形(图7-1(a)),在内压p的作用下,轴管发生塑性膨胀直至与套环内壁接触,继续增大内压,使轴管与套环同时变形,并保持套环仅发生弹性变形且内半径增大δ1,则轴管外半径增大δ0+δ1,此时卸去内压P,轴管和套环都发生弹性回复,当套环弹性回复量大于轴管弹性回复量,套环变形不能完全恢复,因此保留残余弹性变形量δe(图7-1(c)),套环和轴管之间形成一定过盈量的固定连接,二者之间的残余接触压力可使其承受一定的扭矩和拉脱力。

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  图7-1液力胀接原理

  (a)初始阶段;(b)加压阶段;(c)卸去内压。

  二、液力胀接工艺特点:

  轴管和套环之间的连接方法较多,包括焊接、扩散连接和烧结、粘接、变形连接(胀接和热装)以及键连接等。

  其中,焊接具有易产生焊接变形和裂纹、热影响区性能差、异种材料焊接困难等缺点;粘接需专用金属格接剂,环境适应差;键连接是在较硬的连接件表面预先加工花键,再使该花键挤入另一连接件表面形成键连接,连接可靠,但易造成元件表面损伤,且工序复杂;热装法需加热套环,利用热胀冷缩形成过盈配合,接合强度较低。

  1)液力胀接的优点:

  这些方法存在的共同问题是要求连接件接合面的初始加工精度较高,增加了工艺难度。与其相比,液力胀接具有如下优点:

  (1)由于轴管在内压作用下先发生较大塑性变形再接触套环内壁,因此轴管与套环之间允许有较大的初始间隙,接合面加工精度要求较低;

  (2)被连接元件不需加工键和键槽等,也不存在连接件之间相互挤压的剪切变形,因此不会形成表面损伤和应力集中等问题;

  (3)材料适应范围广,易于实现异种材料之间的连接,而不需要考虑其可焊性和可粘接性,且连接过程不需加热,不会影响材料组织性能;

  (4)多个套环一次整体装配,一致性好,效率高。采用液体作为传力介质可在轴管内壁各部位产生相同的胀形力,一次增压可同时将多个套环连接到轴管上;

  (5)套环内孔可加工成非圆形状,轴管经胀形与套环形成非圆接合面,成形工艺简单,连接抗扭强度大。

  2)液力胀接的缺点:

  液力胀接的主要缺点是:

  ①胀接元件主要靠过盈配合实现固定连接,套环内壁不可避免地存在残余拉应力,适用范围受到一定的限制;

  ②温度升高导致的热膨胀和应力松池可能影响连接的抗扭强度,因此不适用于套环热膨胀系数高于轴管的场合;

  ③需严格控制胀接压力,尤其对于铸铁等塑性差的材料胀接内压控制要求较高,否则易造成元件开裂。

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  自2007年创立以来,兴迪源机械一直致力于内高压成形的技术创新和产品研发。主营产品范围从生产普通液压设备,现今发展至生产、研发国内顶尖流体压力成形技术的锻压设备。


  部分文段和图片摘自:

  《现代液压成形技术》

  作者:苑世剑

  由兴迪源机械编辑

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