专利名称：铝或铜合金制艺术叉管成型法的制作方法
技术领域：
本发明提供一种铝或铜合金制艺术叉管成型法，特别是指利用锻造技术，来制作具有高强度的铝或铜合金的艺术叉管。
现有技术中运用铸造技术所制成的金属叉管(俗称三通管或多向通管接头)，与本发明运用锻塑成型技术制成的金属叉管有很大区别。因为铸造技术纵使较易取得铝或铜合金叉管的艺术轮廓，但铸件金属组织的质密度过于松散，是造成铸件强度不佳的主要原因，且利用铸造技术所制成的铸件材质过于粗糙，无法被用来制作高级艺术造型及高强度的铝或铜合金叉管，因此无法与本发明运用锻塑成型技术制成的铝或铜合金叉管成品媲美。
已存在于工厂的铝或铜合金制成的金属叉管成品中，还没有运用锻塑一体成型技术制成的，其大多是利用铸造技术或是利用半圆形的对半板片组焊成型技术制成叉管成品，此等常用技术制成的叉管成品，其外观欠典雅，且功能强度及韧性不足，不符合高功能格调的需求，因此较难被使用在必须具有较佳抵抗管内或管外压力的环境上。这些目前所用的叉管物件，有的是用各端管间的组焊技术来制成的，例如常见于建材、家具、艺术灯饰及运动器材上所使用的铜或铝质叉管，其即是利用焊接技术制成；若是要制作较薄的管壁来达到降低重量的需求时，铜或铝质叉管即难予如愿，因为若引用已知的铸造技术来制成较薄管壁的叉管，其势必无法承受安全功能所不允许的应力集中问题，因此目前所见的建材、家具、艺术灯饰及运动器材的叉状组接管，尤其是在考虑支撑强度的情况下，势必难于降低其管壁厚度，也因此难于制出质轻、比强度高的高品质叉管物件。这些困扰已存在多时，并不是无法被克服解决，而是若运用现有技术中的铸造技术来制作叉管物件，因其强度不足，比强度低，且外观粗糙，不符合市场的品质需求。
为合理解决上述问题，本发明的目的是提出一种用锻塑技术来制作一体成型并符合所需强度要求的铝或铜合金叉管。
本发明的目的是由下述技术方案实现的一种铝或铜合金制艺术叉管成型法，其特征在于(1)选用挤型材，选取铝或铜合金挤制成型的挤型材，其具有一中心孔、多个通孔及多个凸体；该等通孔是形成于中心孔的周边，该等凸体是分布成型于通孔间的外侧壁面上；(2)铣制挤型坯件，是以铣制方法将挤型材加工成具主管及支管相连通的形态；该主管内具直向主管孔，该等支管间具有适当弧距的跨部，且跨部内保有中心孔；挤型材上的凸体是被铣制成分布于主管双侧外壁上的主管凸部以及分布于跨部双侧外壁上的支管凸部；该等主管凸部与支管凸部皆是制成斜向波峰状；以形成铣制成型的挤型坯件；(3)主管扩孔锻制，须先在挤型坯件的主管孔内穿套摆设一同形的主管模心，随后在主管凸部上配置锻压模，并在主管的扩伸端壁上罩设弹性护模，令锻压模对主管凸部施加锻压，使主管凸部被逐渐均匀的推挤至扩伸端壁间，进而锻塑制成具有斜推角的扩孔形态的主管；(4)支管叉形锻制，须在挤型坯件的圆形支管孔内穿套摆设一同形的支管模心，并在跨部端的中心孔内穿设一中置模心，随后须在支管凸部上配置锻压模，并在支管的扩伸端壁上罩设弹性护模，令锻压模对支管凸部施加锻压，并令中置模心同步对中心孔内施力挤锻，使支管凸部被逐渐均匀的推挤至扩伸端壁，进而将支管间的跨部逐渐锻塑制成张离叉状形态，使多个支管张离成叉状形态成型，并利用成型压模对跨部施行锻塑加工，以利塑形跨部上的壁料形成凹部，完成支管叉形锻制作业。
与现有技术相比，本发明的显著优点在于制成的叉管成品强度高、质轻且具有极佳的应力分散效果，因此特别适合用来制作高级艺术造型的建材、家具、艺术灯饰及运动器材的组接管使用，或需求质轻、高强度及高表面精致度的管接头使用，当然亦可供作如树枝状的金属艺术品的叉接管。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明
图1是本发明将挤型材制成叉管成品的立体示意程序图；图2是本发明挤型坯件经铣制后暨锻塑前的正视图；图3是本发明图2的A-A断面示意图；图3-1是本发明图3中主管凸部的剖示图；图4是本发明图2的B-B断面示意图；图4-1是本发明图4中支管凸部的剖示图；图5是本发明图2的C-C断面剖视示意图；图6是本发明挤型坯件铣制后的剖示图；图7是本发明在主管内摆置模心的剖示图；图8是本发明进行主管扩孔锻制前的剖示图；图9是本发明进行主管扩孔锻制后的剖示图；图10是本发明制成扩孔状主管的剖示图；图11是本发明在支管内摆置模心的剖示图；图11-1是本发明图11中D-D断面示意图；图12是本发明进行支管叉形锻制前的剖示图；图13是本发明进行支管叉形锻制后的剖示图；图14是本发明制成的叉状支管的正视图；图15是本发明图14的E-E断面示意图；图16是本发明锻作跨部的示意图；图17是本发明制成叉管成品的正视图；图18是本发明图17的F-F断面示意图；图19是本发明图17的G-G断面示意图；图20是本发明图17的H-H断面示意图；图21是本发明选用另一种型材以制成一对多向的叉管成品的实施例的立体示意图；图22是本发明选用另一种型材以制成多对多向叉管成品实施例的立体示意图。
如图1所示，本发明的铝或铜合金制艺术叉管成型法，主要是将铝或铜合金挤制成型的挤型材1，加工制作成所需高强度艺术造型叉管5的成型方法。
运用本发明的技术，可制成具斜锥扩孔状管壁的艺术型多向叉管形态，现以制作一对二形式的三向叉管5(如图1所示)为例，详细说明本发明的制造方法本发明制造方法是包括(1)选用挤型材、(2)铣制挤型坯件、(3)主管扩张锻制以及(4)支管叉形锻制等步骤，其中(1)选用挤型材1，为铝或铜合金挤制型材，具有一中心孔10、多个通孔11及多个凸体12；该等通孔11是形成于中心孔10的周边，该等凸体12是分布成型于通孔11间的外侧壁面上(如图1所示)。
(2)铣制挤型坯件2，是利用铣削加工方法，将型材1加工成具主管21及支管22形态(如图1、2所示)；该主管21内，是被铣制成直向的主管孔23形态(配合图6所示)；该等支管22间是被铣制成具有适当弧距的跨部24形态(如图2所示)，且跨部24内保有中心孔10，同时中心孔10、支管孔25以及主管孔23皆呈相互连通状(如图6所示)；在铣加工过程中，并将原挤型材1上的凸体12铣制成分布于主管21双侧外壁上的主管凸部26，以及分布于跨部24双侧外壁上的支管凸部27(如图1至图5所示)；该等主管凸部26与支管凸部27皆是制成斜向波峰状(如图1所示)；且该主管凸部26材料总体积26a(如图3-1所示)，即是作为主管21后续扩孔锻制时所需的挤型材料使用；该支管凸部27的物料总体积27a(如图4-1所示)，即是作为支管22后续扩孔锻制时所需的挤型材料使用；藉由上述铣制加工，即可制成具主管21、支管22、主管孔23、跨部24、支管孔25、主管凸部26及支管凸部27于一体的挤型坯件2。
(3)主管扩孔锻制，必须先在上述挤型坯件2的主管孔23内穿套摆设一同形的主管模心3(如图7所示)，此主管模心3是使用较高硬度的合金钢制成，因此可在锻塑铝或铜合金制成的挤型坯件2的主管21时，起支撑主管孔23并防止其孔壁塌陷变形的效果；随后，必须在挤型坯件2的主管凸部26上配置锻压模31，并在挤型坯件2的扩伸端壁28上罩设弹性护模32(如图8所示)，以利实施主管扩孔锻制作业；在锻制时，锻压模31是对主管凸部26施加锻压作用力，使呈现斜向波峰状的主管凸部26上的材料总体积26a(如图3-1所示)，逐渐被均匀的推挤至扩伸端壁28间(如图9所示)，进而使主管210逐渐锻塑制成具有锥角α的扩孔形态的主管孔230(如图1及图10所示)，随后并取出主管模心3同时卸除锻压模31及弹性护模32，完成主管扩孔锻制作业。
(4)支管叉形锻制，必须先在上述挤型坯件2的圆形支管孔25内穿套摆设一同形的支管模心4，并在跨部24端的中心孔10内穿设另一中置模心41(如图11所示)；该中置模心41的外壁断面轮廓是形同于中心孔10形状(如图11-1所示)，但中置模心41的双侧端壁是制成弧曲外张状(如图11所示)；该支管模心4是使用低熔点合金制成，可在支管叉形锻制作业中支撑支管22并防止其孔壁塌陷变形，同时在锻制作业后，藉其熔点较铝或铜合金低的特性，使支管模心4易于被熔缩后自支管22内被卸除取出；该中置模心41是使用较高硬度的合金钢制成，可在锻塑铝或铜合金制成的挤型坯件2的支管22时，起顶撑中心孔10并扩撑双侧支管22逐渐呈叉形外张状；随后，必须在支管凸部27上配置锻压模42，并在支管22的扩伸端壁29上罩设弹性护模43(如图12所示)，以利实施支管叉形锻制作业；在锻制时，锻压模42是对支管凸部27施加锻压作用力，使呈现斜向波峰状的支管凸部27上的物料总体积27a(如图4-1所示)，逐渐被均匀的推挤至扩伸端壁29间(如图13所示)，在锻压模42施压挤锻的同时(如图13所示)，该中置模心41并对中心孔10内施力挤锻(如图11所示)，进而使支管22逐渐被锻塑制成具有张离叉状的跨部240形态(如图1、14、15所示)随后先卸除中置模心41以展现张离叉状成型的跨部240内的中心孔100(如图15所示)，并利用成型压模44对该跨部240施行锻塑加工(如图16所示)，以利塑形跨部240上的壁料，形成具有提升跨部24双侧壁面强度作用的凹部30(如图17所示)，完成支管叉形锻制作业。
在上述支管扩孔锻制作业中，支管凸部27上的物料总体积27a的大小及其呈现斜向波峰状的形态，是决定支管22向外叉形扩张尺寸大小的重要因素；简言之，支管凸部27即是供给作为支管22在叉形扩张过程中的所需延伸管壁材料用。
藉由上述技术，可完成本发明制法，并取得铝或铜合金制的所需高强度艺术造型叉管5成品(如图17所示)，其成型后的主管210及主管孔230具有向外扩张的锥状(配合图18所示)，其跨部240、中心孔100末端以及打扁部30处的管体是呈现双侧略扁且斜张的叉状形态(配合图19所示)，且其多个支管22及其支管孔25皆是呈现圆体管孔状(配合图12所示)，使其成型后的叉管5成品展现出锻塑强度之外，另呈现出艺术轮廓弯曲状态。
运用本发明的上述方法，亦可制作出一对多向形式的多向叉管7成品，如图21所示，即是在选用挤型材步骤时，选取具有单一中心孔60、多个通孔61及多个凸体62的挤型材6；该等通孔61是形成于中心孔60的周边，该等凸体62是分布成型于通孔61间的外侧面上；利用此挤型材6，再延用上述(2)铣制挤型坯件、(3)主管扩孔锻制以及(4)支管叉形锻制等步骤，即可制出一对多向叉管7成品。同时，运用上述相同的挤型材6或相类似的挤型材，再配合施行本发明上述的制法，亦可制作出多对多向形式的多向叉管8成品(如图22所示)。
运用本发明的方法所制成的叉管成品，可供作高级艺术造型的建材、家具、灯饰及运动器材的组接管使用，同时亦可作为如树枝状的金属艺术品的叉接管使用，因此该主管孔与支管孔即是供作插接或螺组装设其他周边管件使用，具有铜或铝合金制成的锻塑制品的质轻、比强度高及分散应力及暨防止应力集中的能力，广为产业界所利用。
权利要求
1.一种铝或铜合金制艺术叉管成型法，其特征在于(1)选用挤型材，选取铝或铜合金挤制成型的挤型材，其具有一中心孔、多个通孔及多个凸体；该等通孔是形成于中心孔的周边，该等凸体是分布成型于通孔间的外侧壁面上；(2)铣制挤型坯件，是以铣制方法将挤型材加工成具主管及支管相连通的形态；该主管内具直向主管孔，该等支管间具有适当弧距的跨部，且跨部内保有中心孔；挤型材上的凸体是被铣制成分布于主管双侧外壁上的主管凸部以及分布于跨部双侧外壁上的支管凸部；该等主管凸部与支管凸部皆是制成斜向波峰状；以形成铣制成型的挤型坯件；(3)主管扩孔锻制，须先在挤型坯件的主管孔内穿套摆设一同形的主管模心，随后在主管凸部上配置锻压模，并在主管的扩伸端壁上罩设弹性护模，令锻压模对主管凸部施加锻压，使主管凸部被逐渐均匀的推挤至扩伸端壁间，进而锻塑制成具有斜推角的扩孔形态的主管；(4)支管叉形锻制，须在挤型坯件的圆形支管孔内穿套摆设一同形的支管模心，并在跨部端的中心孔内穿设一中置模心，随后须在支管凸部上配置锻压模，并在支管的扩伸端壁上罩设弹性护模，令锻压模对支管凸部施加锻压，并令中置模心同步对中心孔内施力挤锻，使支管凸部被逐渐均匀的推挤至扩伸端壁，进而将支管间的跨部逐渐锻塑制成张离叉状形态，使多个支管张离成叉状形态成型，并利用成型压模对跨部施行锻塑加工，以利塑形跨部上的壁料形成凹部，完成支管叉形锻制作业。
2.如权利要求1所述的铝或铜合金制艺术叉管成型法，其特征在于该主管凸部的物料总体积，等于作为主管后续扩孔锻制时所需的挤型物料的总体积。
3.如权利要求1所述的铝或铜合金制艺术叉管成型法，其特征在于该支管凸部的物料总体积，等于作为支管后续扩孔锻制时所需的挤型物料的总体积。
4.如权利要求1所述的铝或铜合金制艺术叉管成型法，其特征在于该主管模心及中置模心是使用较高硬度的合金钢制成。
5.如权利要求1所述的铝或铜合金制艺术叉管成型法，其特征在于该中置模心的外壁断面轮廓是形同于中心孔形状，但其双侧端壁是呈弧曲外张状。
6.如权利要求1所述的铝或铜合金制艺术叉管成型法，其特征在于该支管模心是使用比铝或铜合金熔点低的低熔点合金制成。
全文摘要
一种铝或铜合金艺术叉管成型法,由选挤型材、铣制挤型坯件、主管扩孔锻制及支管叉形锻制等步骤完成,挤型材具备多个通孔及凸体,将多个通孔铣制一端主管孔及呈端支管孔形态,将多个凸体铣成主管凸部及支管间的支管凸部,制成挤型坯件;主管孔内摆置主管模心,进行扩孔锻制,将主管孔制成所需扩张形态;在支管孔内摆设支管模心,进行支管部位的叉形锻制,制成叉分张状态;成高强度艺术造型叉管。
文档编号B21C37/29GK1273887SQ9910729
公开日2000年11月22日 申请日期1999年5月14日 优先权日1999年5月14日
发明者曾绍谦 申请人:曾绍谦