[發明專利]一種鋁合金構件超低溫成形裝置及成型方法

有效

• 申請號: 202010963235.6
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112139340B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 劉偉;苑世劍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B21D26/00
• 分類號: B21D26/00;B21D37/16
• 代理公司: 北京隆源天恒知識產權代理有限公司 11473
• 代理人: 陳雪飛

1.一種鋁合金構件超低溫成形方法，基于鋁合金構件超低溫成形裝置，所述鋁合金構件超低溫成形裝置包括：上模（1）和下模（2），所述上模（1）內設置與鋁合金構件的形狀相適配的成型槽，所述下模（2）內設置相互獨立的第一介質腔（11）和第二介質腔（10），且所述第一介質腔（11）和所述第二介質腔（10）內填充有固體顆粒介質；第一液壓缸和第二液壓缸，所述第一液壓缸與所述第一介質腔（11）相連接，所述第二液壓缸與所述第二介質腔（10）相連接，且所述第一液壓缸包括第一垂直液壓缸（9）和第一水平液壓缸（7），所述第二液壓缸包括第二垂直液壓缸（8）和第二水平液壓缸（6）；以及冷源，所述冷源與所述第一介質腔（11）和所述第二介質腔（10）相連通，其特征在于，所述鋁合金構件超低溫成形方法，包括如下步驟：

步驟S1：所述上模（1）和所述下模（2）處于分離狀態，向所述第一介質腔（11）和所述第二介質腔（10）內分別注入固體顆粒介質至飽滿；

步驟S2：向所述第一介質腔（11）和所述第二介質腔（10）內通入冷卻介質，使所述固體顆粒介質冷卻到-190至-180℃的溫度區間，并保溫10-30min；

步驟S3：將預先切好的待成型鋁合金板坯（5）放置于所述下模（2）的頂部，推動所述上模（1）下行，并向所述下模（2）施加0.5-2.0MPa的壓力，使所述上模（1）和所述下模（2）合模；

步驟S4：當所述待成型鋁合金板坯（5）的表面溫度達到-190至-160℃的溫度區間時，啟動所述第一垂直液壓缸（9）和所述第一水平液壓缸（7），并以0.5-2mm/s的速度壓入所述第一介質腔（11），推動所述固體顆粒介質向所述待成型鋁合金板坯（5）加壓，使所述待成型鋁合金板坯（5）在所述固體顆粒介質的壓力作用下向所述上模（1）內流入；

步驟S5：啟動所述第二垂直液壓缸（8）和所述第二水平液壓缸（6），使所述第一垂直液壓缸（9）和所述第一水平液壓缸（7）以0.5-2mm/s的速度壓入所述第一介質腔（11），所述第二垂直液壓缸（8）和所述第二水平液壓缸（6）以0.5-2mm/s的速度壓入所述第二介質腔（10），推動所述固體顆粒介質向所述待成型鋁合金板坯（5）再次加壓，繼續使所述待成型鋁合金板坯（5）在低溫固體顆粒介質的壓力作用下向所述上模（1）內流入；

步驟S6：繼續向所述下模（2）施加2-10MPa的壓力，使所述待成型鋁合金板坯（5）在所述固體顆粒介質的壓力作用下與所述上模（1）的成型槽完全貼合，并保壓3-30s；

步驟S7：排出所述第一介質腔（11）和所述第二介質腔（10）內的剩余冷卻介質，退回所述第一垂直液壓缸（9）、所述第一水平液壓缸（7）、所述第二垂直液壓缸（8）、所述第二水平液壓缸（6）和所述上模（1），開模，取出成型的鋁合金構件，

所述成型的鋁合金構件的成型槽為階梯狀結構，且所述成型槽的體積與所述第一垂直液壓缸（9）、所述第一水平液壓缸（7）、所述第二垂直液壓缸（8）、所述第二水平液壓缸（6）滿足如下計算公式：

L1=K1（?V/S）,L2=K2（V-?V）/2S，

其中，L1為步驟S4中所述第一垂直液壓缸（9）的移動距離和所述第一水平液壓缸（7）的移動距離之和；L2為步驟S5中所述第一垂直液壓缸（9）的移動距離和所述第一水平液壓缸（7）的移動距離之和，或步驟S5中所述第二垂直液壓缸（8）的移動距離和所述第二水平液壓缸（6）的移動距離之和；V為所述成型槽體積，?V為階梯狀包絡的體積差，S為介質腔的橫截面積，K1、K2為常數，且K1的取值范圍為1.2-1.5，K2的取值范圍為0.8-1.2。

2.根據權利要求1所述的鋁合金構件超低溫成形方法，其特征在于，包括：

上模（1）和下模（2），所述上模（1）內設置與鋁合金構件的形狀相適配的成型槽，所述下模（2）內設置相互獨立的第一介質腔（11）和第二介質腔（10），且所述第一介質腔（11）和所述第二介質腔（10）內填充有固體顆粒介質；

第一液壓缸和第二液壓缸，所述第一液壓缸與所述第一介質腔（11）相連接，所述第二液壓缸與所述第二介質腔（10）相連接；以及

冷源，所述冷源與所述第一介質腔（11）和所述第二介質腔（10）相連通。