[發明專利]基于電磁脈沖的輕合金板材氣脹成形裝置及成形方法

有效

• 申請號: 201710247449.1
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN107052128B
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 徐俊瑞;謝雪云;曹棟;周穎奇;文智生;封元華
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: B21D26/14
• 分類號: B21D26/14;B21D26/021;B21D37/16
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 宋詩非

基于電磁脈沖的輕合金板材氣脹成形裝置及成形方法，屬于金屬材料加工成形領域，解決了現有磁脈沖成形工藝僅適用于高導電率材料的成形，成形精度低以及所用平板線圈的通用性差的問題。所述裝置：所述板材的外緣固定設置在凹模與支撐體之間，支撐體與所述板材構成氣室。氣室、第一高壓氣體儲存單元和第二高壓氣體儲存單元的內部兩兩連通，氣體增壓單元為第二高壓氣體儲存單元內的氣體增壓。壓縮單元在電磁脈沖發生單元的作用下，將第一高壓氣體儲存單元的氣體擠壓入氣室。所述方法包括加熱所述板材、通過電磁脈沖發生單元和壓縮單元對所述板材進行預成形和通過氣體增壓單元完成所述板材的最終成形的步驟。本發明用于輕合金板材的復雜成形。

技術領域

本發明涉及一種金屬板材成形裝置及成形方法，屬于金屬材料加工成形領域。

背景技術

近年來，隨著能源和環境問題的日漸突出，以鋁合金、鎂合金和鈦合金為代表的輕合金材料的應用越來越廣泛，輕合金材料早已成為與人類生活、生產和社會發展密不可分的重要材料。

輕合金板材的復雜成形一直以來都是金屬材料加工成形領域的熱門課題。常溫下，輕合金板材的塑性較差，在進行復雜成形的過程中，輕合金板材易發生斷裂。采用熱成形工藝雖然能夠顯著地提升輕合金板材的成形性能，但是現有的熱成形工藝的周期較長，成本較高，不適用于大規模量產。

磁脈沖成形工藝是一種新興的成形技術，具有高速率成形的優點，能夠大幅度地提升金屬板材的成形性能。但是，現有的磁脈沖成形工藝仍存在以下問題：

一、現有的磁脈沖成形工藝僅適用于高導電率的材料，對低導電率材料的成形效果較差。

二、現有的磁脈沖成形工藝因電磁力的瞬時性和慣性的不可控性，導致金屬板材在變形時的貼模性差。因此，現有的磁脈沖成形工藝的成形精度較差，不適用于精度要求高的復雜成形。

三、現有的磁脈沖成形工藝所用的平板線圈的通用性差，成形不同形狀的構件時需要制作與構件形狀相匹配的線圈，且制作難度較大。

發明內容

本發明為解決現有磁脈沖成形工藝僅適用于高導電率材料的成形，成形精度低以及所用平板線圈的通用性差的問題，提出了一種基于電磁脈沖的輕合金板材氣脹成形裝置及成形方法。

本發明所述的基于電磁脈沖的輕合金板材氣脹成形裝置包括壓力單元、氣脹成形單元、加熱單元、第一高壓氣體儲存單元1、第二高壓氣體儲存單元2、氣體增壓單元3、電磁脈沖發生單元和壓縮單元；

氣脹成形單元包括凹模4和支撐體5，凹模4的底面開口，支撐體5的頂面開口，待成形的輕合金板材6的外緣固定設置在凹模4的開口端與支撐體5的開口端之間，支撐體5與待成形的輕合金板材6構成氣室；

壓力單元用于對待成形的輕合金板材6的外緣施加壓力，所述壓力可調；

加熱單元用于加熱待成形的輕合金板材6；

所述氣室、第一高壓氣體儲存單元1和第二高壓氣體儲存單元2的內部兩兩連通，氣體增壓單元3用于為第二高壓氣體儲存單元2內的氣體增壓；

電磁脈沖發生單元包括高壓脈沖發生子單元和平板線圈11，高壓脈沖發生子單元與平板線圈11構成電氣回路；

壓縮單元包括前端14和后端15，所述前端14用于承受來自于平板線圈11的磁場力，所述后端15用于將第一高壓氣體儲存單元1的氣體擠壓入所述氣室。

進一步的是，壓力單元為液壓機。

進一步的是，氣脹成形單元還包括上模座板16、上模套板17、下模座板18和下模套板19；

上模套板17固定設置在上模座板16的底面上，凹模4固定設置在上模套板17內；

下模套板19固定設置在下模座板18的頂面上，支撐體5固定設置在下模套板19內；