[發明專利]基于氣壓加載的振動蠕變復合時效漸進成形的方法和裝置

在審

• 申請號: 201910362310.0
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110026478A
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 左都全;曾毅;楊丹丹;羅錦潔;王海寶;徐海華
• 申請（專利權）人: 重慶三峽學院
• 主分類號: B21D31/00
• 分類號: B21D31/00;C22F1/04
• 代理公司: 廣州海藻專利代理事務所(普通合伙) 44386
• 代理人: 張大保

本發明公開了一種基于氣壓加載的振動蠕變復合時效漸進成形的方法和裝置，根據優化的漸進成形路徑，通過高度可調的多點式工具頭實時構造模具型面，調節氣源改變氣壓，保證筋板件每次與所構造的模具型面貼合；并利用專用溫控箱對每次貼合后的筋板件實施振動蠕變復合時效成形，直到成形面的回彈率ΔK/H不大于ε時，成型結束并獲得最終成形面。本方法通過實時構造形變曲面和引入低頻振動來實現時效成形中筋板件的漸進成形和形性調控，不僅避免了多套模具加工、安裝與調試過程，在釋放成形中內應力的同時，還增加了材料內位錯數量、強化晶粒，達到縮短時效時間、降低回彈、增強晶粒分布均勻性和提升筋板件尺寸穩定性目的。

技術領域

本發明屬于金屬板件時效成形技術領域，涉及了一種筋板件曲面成形的方法和裝置，更具體地說，是一種基于氣壓加載的振動蠕變復合時效漸進成形的方法和裝置，特別適用于大型筋板件、薄板件或復雜曲面構件的快速、精確成形和高質量成性。

背景技術

筋板件在飛機、汽車、高鐵等產品的部件上有著廣泛的應用。蠕變時效成形是一種一次成型技術，它是利用筋板件發生蠕變變形而獲得的相應形狀和性能的一種方法。與傳統的成型方法相比，采用蠕變時效成形方法成形筋板件，可減少裂紋形成率、提高板件的成形精度和抗腐蝕能力。然而，該技術無法將筋板件的彈性形變全部轉化為塑性形變，使得成形后的筋板件始終存在一定的回彈量，尤其在薄型筋板件、大型整體壁板上的回彈更大，嚴重影響其成形精度；再者，純蠕變時效成形會花費較長的高溫熱處理時間和較長的模具修型周期，從而導致不必要的經費浪費。因此，工業上通常對蠕變時效成形前或蠕變時效成形后的筋板件進行振動處理，目的是為了消減成形過程中產生的殘余應力，保證筋板件尺寸的最終穩定性。但是實踐發現：先蠕變時效后振動或先振動后蠕變時效的單步順序操作法仍然存在較長的蠕變時效時間和變形后內應力分布不均勻、殘余應力消除不徹底等問題，這種單步順序操作法的殘余應力消除率一般只能達到30％～50％，很難實現筋板件的精確成形。可見，單步順序操作法不能滿足實際需要，若能基于上述蠕變時效一次成型在性能和回彈方面的缺點提出一種復合工藝，使得成形后的筋板件殘余應力消除率達到80％以上，回彈率盡可能小，而且還能提高筋板件綜合力學性能，縮短其成形時間，已成為現代制造行業迫切需要的技術。

發明內容

為了解決筋板件時效成形時間長、試模次數多，且成形后回彈量大、內應力分布不均、殘余應力消除不徹底、晶粒顆粒大等問題，本發明提供了一種基于氣壓加載的振動蠕變復合時效漸進成形的方法和裝置，根據SVR支持向量機理論和回彈補償原理，優化筋板件的漸進成形路徑，利用特制的工具頭可在豎直方向上實現精度為0.1mm的進給，實時構造出每一個成形路徑的模具型面，然后，調節氣源改變氣壓，保證筋板件每次與所構造的模具型面貼合，并利用專用溫控箱對每次貼合后的筋板件實施振動蠕變復合時效成形，由于在優化漸進成形路徑中對筋板件的回彈量進行了補償計算，使得每一步因回彈造成的形狀誤差得到削弱，又由于在每一步成形中引入了低頻振動，使得筋板件具有更大的振動位移，組織內的位錯數量逐漸增多并趨于穩定位置，而蠕變時效使筋板件發生應力松弛，組織內晶粒得到細化，從而達到了提高筋板件綜合性能和型面精度的雙重效果，多點模具成形的形變曲面在卸載并發生回彈后即為筋板件的最終成形面。

本發明的上述目的是通過以下技術方案實現：

一種基于氣壓加載的振動蠕變復合時效漸進成形的方法的具體步驟如下：

(A)筋板件放置于真空袋內，氣管插入真空袋中，密封真空袋，用壓條將筋板件和真空袋一起裝夾并牢固，固定后的筋板件處于專用溫控箱內的多點模具上的正中間位置；

(B)根據漸進成形路徑第1次調節工具頭，構造成形用的模具型面，同時調節氣管的吸氣口，使吸氣口上表面不高于所構造的模具型面最底端；

(C)調節真空泵的氣源氣壓，通過氣管從真空袋內部抽真空，使筋板件與工具頭所構造的第1次模具型面貼合；