[發明專利]非晶合金異型管的兩步法吹塑成型方法及裝置

無效

• 申請號: 201010505892.2
• 申請日: 2010-10-12
• 公開（公告）號: CN102029382A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 郭玉琴;李富柱;陳煒;楊欣
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B22D27/13
• 分類號: B22D27/13
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及一種非晶合金異型管的成型方法及裝置，屬于非晶合金塑性成型技術領域。

背景技術

近年來關于塊體非晶合金材料(BMGs)的眾多研究結果表明：與同成分的晶態合金材料相比，BMGs具有更加優越的機械性能、優異的物理及化學性能。比如：與相應晶態合金材料相比，Zr-BMGs(Zr₄₄Ti₁₁Cu₁₀Ni₁₀Be₂₅)具有：(1)更高的拉伸強度和更低的彈性模量(其比值可達200％)；(2)在疲勞極限相當的情況下，具有更高的耐疲勞應力水平；(3)在一定的應變率和成型溫度下，具有良好的塑性成型性能；(4)在過冷液相區(SCLR)表現出的牛頓流體行為，使其具有良好的成型性能，可實現對微細特征的復制；(5)在玻璃化溫度以下具有較好的熱穩定性，具有較寬的成型溫度區間及優異的抗腐蝕性能。因此，在國防裝備、航空航天、精密/微型機械、生物醫學、電子、化工等領域具有廣闊的應用前景。

此外，近年來開發的稀土基、鎂基金屬塑料，具有低于或近開水溫度的玻璃化轉變溫度、在常溫下具有良好的熱穩定性、其常溫硬度和耐磨性接近于鋁、鎂合金等特點，因而非常適合用于非晶合金材料在過冷液相區變形行為的研究，同時也為研究非晶合金成形加工所涉及的基本問題提供了理想的模型材料。

與非晶合金材料性能的基礎科學研究相比，該領域中的加工成型技術和應用基礎研究則相對比較薄弱。目前用擠壓、沖壓、軋制等方法生產的非晶合金制件以平板類和等截面零件居多，對廣泛用于各種封裝場合的、具有復雜曲面特征的薄壁殼蓋類、容器類、管類非晶合金制件的加工，現有的吸鑄、模鍛、反擠壓等方法存在以下幾方面的缺陷：(1)受材料閾溫限制、收縮率高、需要極高的冷卻速率、易受污染、流動困難；(2)所需成型力大、模具投入成本高、周期長，對復雜型面結構非晶合金制件成形能力差。因此，近年來國內外開始探索采用吹塑成型工藝來加工具有上述特征的非晶合金制件。(引文：大塊非晶合金電子產品外殼的加工方法和加工裝置，申請號200710011187；一種制備非晶合金管的方法，申請號200710072125；非晶合金熱壓成型裝置，200720170873.)

由于受塊體非晶合金材料制備過程中高冷卻速率的限制，無法像塑料擠出/注射吹塑工藝那樣，對預擠出/注射的型坯進行吹塑成型，而是直接從板坯進行吹塑成型，這極大地制約了對具有較大深寬比、變形程度不均勻的殼蓋類和管類非晶合金制件的成型能力。本發明提出的兩步法吹塑成型工藝主要是將經過預成型的變厚度非晶合金板坯先吹塑成型成管狀型坯，再將管狀型坯吹塑至制件所要求的結構形狀，旨在通過兩步預成型工序，提高對大變形比、型面結構復雜非晶合金制件的成型能力。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：克服現有工藝和裝置受材料閾溫限制、收縮率高、需要極高的冷卻速率、易受污染、流動困難等缺陷，通過對變厚度非晶合金板坯在過冷液相區的兩步法吹塑成型，有效降低所需成型壓力和模具投入成本，提高對復雜型面非晶合金制件的成型能力。本發明提供的一種非晶合金異型管的兩步法吹塑成型方法及裝置，還可用于變形程度較大的容器類及殼蓋類非晶合金制件的成型。

本發明的技術方案是，非晶合金異型管的兩步法吹塑成型方法步驟如下：

A、將預成型的變厚度非晶合金板坯放入坯料定位板中定位，開啟紅外加熱板的電源開關，將非晶合金板坯加熱至過冷液相區，同時通過加熱管對預成型管坯凹模進行預熱并保溫；

B、從加熱室側壁的進氣口向加熱室通入壓力氣體，壓力氣體經紅外加熱燈管進行預熱，壓力氣體將非晶合金板坯吹塑成型至貼模，完成非晶合金管坯的預成型；

C、從進水口通入冷卻水、同時關閉紅外加熱燈管并向加熱室繼續通入壓力氣體，使非晶合金管坯加速冷卻；

D、非晶合金管坯冷卻后，通過預成型凹模固定板向上撤出預成型管坯凹模；

E、用插入式紅外加熱燈管將非晶合金管坯加熱至過冷液相區，同時二次成型凹模加熱管對二次成型凹模左瓣和二次成型凹模右瓣進行預熱保溫，二次成型凹模左瓣和二次成型凹模右瓣合模后，從加熱室側壁的進氣口向加熱室通入壓力氣體，壓力氣體經紅外加熱燈管進行預熱，壓力氣體將非晶合金管坯吹塑至貼模，冷卻后開模完成非晶合金異型管的成型。