[發明專利]一種基于磁敏可相變軟材料的金屬板材磁溫雙控溫成形裝置及方法

有效

• 申請號: 201710169699.8
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN106914527B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 袁斌先;房娃;董鵬霄
• 申請（專利權）人: 天津職業技術師范大學
• 主分類號: B21D26/14
• 分類號: B21D26/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于磁敏可相變軟材料的金屬板材磁溫雙控溫成形裝置及方法，它涉及一種金屬板材溫成形裝置及方法，具體涉及一種基于磁敏可相變軟材料的金屬板材磁溫雙控溫成形裝置及方法。本發明是為了解決現有金屬板材溫成形只能對成形溫度進行調節，不能根據板材的形狀對傳力介質性能進行實時精確調控的問題。本發明的成形裝置包括壓力注入缸、控溫容框、磁敏可相變軟材料、線圈、凹模和壓邊缸，首先在控溫容框內放置磁敏可相變軟材料，通過調節控溫容框的溫度可以對磁敏可相變軟材料的性能進行粗調，通過調節螺線管內的電流使磁敏可相變軟材料所在區域的磁場強度發生變化，從而可以對磁敏可相變軟材料的性能進行精調，并使待成形板材成形出所需形狀。本發明適用于金屬板材溫成形領域。

技術領域

本發明涉及一種金屬板材溫成形裝置及方法，具體涉及一種基于磁敏可相變軟材料的金屬板材磁溫雙控溫成形裝置及方法。

背景技術

金屬板材成形具有加工效率高和材料利用率高等顯著優點，在工業領域中占有重要地位。近年來，隨著資源和環境問題的日益尖銳，結構輕量化成為當前的一個重要的發展方向，隨之而來的是大量新型金屬材料的應用。相比于傳統金屬材料，許多新型金屬材料在常溫下難以成形，為了提高其可成形性，常常需采用溫成形工藝。已有的研究表明：傳力介質本身的性能對板材成形性有很大的影響。但在傳統的金屬板材溫成形過程中，傳力介質的性能并不能隨著板材的結構特點在不同變形階段進行實時調整，這在一定程度上限制了溫成形過程中板材成形性的發揮。

磁流變塑性體作為一種磁敏可相變智能軟材料因其獨特的磁敏和可相變效應，被認為是材料科學領域最具有發展潛力的新型智能材料。磁流變塑性體的物態可以通過溫度的調控在類液態和類固態之間可逆轉換，其力學性能也隨之發生顯著改變。與此同時，在外部磁場作用下還可以對磁流變塑性體的力學性能進行細微的精確調控。這種磁溫雙控性能使得其作為金屬板材溫成形的傳力介質成為可能。本專利提出的基于磁敏可相變軟材料的金屬板材磁溫雙控溫成形方法即是利用磁流變塑性體在外加溫度場和磁場的雙重作用下性能可調的特性，針對板材的材質、形狀及結構的不同，使板材在合適的傳力介質性能下成形出所需要的形狀。

發明內容

本發明是為了解決現有金屬板材溫成形只能對成形溫度進行調節，不能根據板材的形狀對傳力介質性能進行實時精確調控的問題，進而提出一種基于磁敏可相變軟材料的金屬板材磁溫雙控溫成形裝置及方法。

本發明為解決上述問題采取的技術方案是：本發明包括壓力注入缸、控溫容框、磁敏可相變軟材料、線圈、凹模和壓邊缸，控溫容框和凹模由上至下設置，板材位于控溫容框的下表面與凹模的上表面之間，板材的上表面、控溫容框的下表面、控溫容框的兩個邊框的內側壁形成密閉的內腔，壓力注入缸設置在控溫容框的上表面上，壓邊缸的輸出端與控溫容框邊框上的內腔連通，磁敏可相變軟材料填充在內腔中，線圈套裝在控溫容框與凹模的外側壁上。

本發明所述基于磁敏可相變軟材料的金屬板材磁溫雙控溫成形方法具體步驟如下：

步驟一、將待成形板材夾持在凹模的上表面與控溫容框的下表面之間；

步驟二、在內腔中填充磁敏可相變軟材料，成形過程中，壓力注入缸向內腔中施加壓力；

步驟三、根據待成形板材的形狀，確定整個成形過程中的工作溫度T和磁場強度B與加載時間t的關系曲線；

步驟四、調節控溫容框的溫度使磁敏可相變軟材料所在區域的溫度發生變化，將線圈與直流電源連接通過調節電流使磁敏可相變軟材料所在區域的磁場強度發生變化，并使待成形板材在磁敏可相變軟材料磁溫雙控下成形出所需形狀；

步驟五、將控溫容框打開，將成形后的板材取出。