[發(fā)明專利]一種電磁漸進(jìn)預(yù)成形和旋壓精整形的復(fù)合工藝方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711349920.4
• 申請(qǐng)日: 2017-12-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108097794B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃亮;仇偉;李建軍;胡微
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B21D35/00
• 分類號(hào): B21D35/00;B21D26/14;B21D22/16
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 張彩錦;曹葆青

本發(fā)明屬于金屬材料塑性加工領(lǐng)域，并公開(kāi)了一種電磁漸進(jìn)預(yù)成形和旋壓精整形的復(fù)合工藝方法。該工藝方法包括下列步驟：(a)設(shè)計(jì)預(yù)成形件的結(jié)構(gòu)參數(shù)，該結(jié)構(gòu)參數(shù)包括預(yù)成形件的材料、形狀、尺寸和壁厚；(b)設(shè)計(jì)電磁漸進(jìn)預(yù)成形所使用的成形線圈的線圈形狀、層數(shù)、尺寸、纏繞匝數(shù)和截面面積,以及該成形線圈的移動(dòng)軌跡和放電次數(shù)；(c)原材料的電磁漸進(jìn)預(yù)成形獲得預(yù)成形件；(d)采用旋輪預(yù)成形件進(jìn)行旋壓，使得預(yù)成形完全貼合所述模具，成形為所需的形狀，由此實(shí)現(xiàn)預(yù)成形件的精整形。通過(guò)本發(fā)明，獲得成形產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良，提高生產(chǎn)效率、節(jié)省生產(chǎn)成本，滿足大批量、機(jī)械化、高效率的生產(chǎn)需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料塑性加工領(lǐng)域，更具體地，涉及一種電磁漸進(jìn)預(yù)成形和旋壓精整形的復(fù)合工藝方法。

背景技術(shù)

大型殼體件廣泛應(yīng)用于航空航天、能源化工等領(lǐng)域，以火箭燃料貯箱和重型容器封頭為典型代表，為滿足輕量化的發(fā)展需求，鋁合金等輕質(zhì)金屬常作為大型殼體件的成形材料。目前，鋁合金大型殼體件主要采用多道次強(qiáng)力熱旋壓進(jìn)行成形，雖然旋壓成形后的工件具有良好的尺寸精度和表面質(zhì)量，但該工藝存在單道次變形量小，成形效率低；每道次之間需進(jìn)行退火熱處理，工藝操作復(fù)雜；準(zhǔn)靜態(tài)條件下，材料成形極限低，回彈嚴(yán)重；生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成本較高等問(wèn)題。雖然，國(guó)內(nèi)外學(xué)者先后從旋輪形狀、摩擦系數(shù)、角度及進(jìn)給量調(diào)控等方面進(jìn)行工藝優(yōu)化，但效果并不顯著。所以，尋求大型殼體件尤其是鋁合金大型殼體件的成形新方法已經(jīng)迫在眉睫。

電磁成形是利用洛倫茲力使金屬材料發(fā)生高速率塑性變形的成形加工方法，具有回彈小、殘余應(yīng)力低、工件表面質(zhì)量好和成形極限高等特點(diǎn)，是未來(lái)制造業(yè)的先進(jìn)成形技術(shù)之一。由于電磁成形設(shè)備能量和放電線圈的限制，國(guó)內(nèi)外學(xué)者目前針對(duì)大型殼體件提出了電磁漸進(jìn)成形方法，即放電線圈在計(jì)算機(jī)控制下按照特定的軌跡進(jìn)行移動(dòng)，移動(dòng)至規(guī)定位置進(jìn)行放電，使局部材料發(fā)生塑性變形，然后放電線圈移動(dòng)到下一規(guī)定位置再次放電，最終通過(guò)多次放電促使材料變形逐漸累積，完成大型殼體件的柔性成形。

電磁漸進(jìn)成形技術(shù)只需小型線圈和較低的放電能量，就可以實(shí)現(xiàn)大型殼體件的整體成形，此外，該方法還具有材料成形極限高；單次放電變形量大，成形效率高；每次放電之間，材料無(wú)需退火處理，工藝操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但目前該工藝存在成形后的工件厚度均勻性較差，尺寸精度低；不同放電點(diǎn)之間相互耦合，已變形區(qū)域?qū)ξ醋冃螀^(qū)域的成形影響嚴(yán)重，工件形狀難以精確控制等問(wèn)題，雖然，國(guó)內(nèi)外學(xué)者先后提出應(yīng)力波、集膚深度、端部懸空等假說(shuō)，試圖解釋并控制不同放電點(diǎn)之間的耦合作用，但效果甚微，這也導(dǎo)致了電磁漸進(jìn)成形技術(shù)目前依然停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段，無(wú)法進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用和生產(chǎn)。

綜上所述，針對(duì)大型殼體件的成形而言，旋壓工藝具有工件尺寸精度高，單道次材料變形量小，成形效率低等特點(diǎn)；電磁漸進(jìn)成形工藝具有成形效率高，材料成形極限大，工件尺寸難以精準(zhǔn)控制等特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種電磁漸進(jìn)預(yù)成形和旋壓精整形的復(fù)合工藝方法，通過(guò)將電磁漸進(jìn)預(yù)成形和旋壓精整形兩個(gè)工藝結(jié)合，兩種工藝的優(yōu)缺點(diǎn)彼此互補(bǔ)，由此解決材料成形極限低、生產(chǎn)成本高和電磁漸進(jìn)成形技術(shù)所存在的尺寸精度難以控制的技術(shù)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種電磁漸進(jìn)預(yù)成形和旋壓精整形的復(fù)合工藝方法，其特征在于，該工藝方法包括下列步驟：

(a)根據(jù)所需成形的大型殼體零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)預(yù)成形件的結(jié)構(gòu)參數(shù)，該結(jié)構(gòu)參數(shù)包括預(yù)成形件的材料、形狀、尺寸和壁厚；

(b)根據(jù)步驟(a)獲得的所述預(yù)成形件結(jié)構(gòu)參數(shù)，并結(jié)合電磁漸進(jìn)預(yù)成形的電磁成形效率，利用有限元數(shù)值模擬分析的方法模擬電磁漸進(jìn)預(yù)成形過(guò)程，由此確定電磁漸進(jìn)預(yù)成形所使用的成形線圈的線圈形狀、層數(shù)、尺寸、纏繞匝數(shù)和截面面積,以及該成形線圈的移動(dòng)軌跡和放電次數(shù)；