[發(fā)明專利]一種超低溫介質(zhì)壓力精確控制裝置及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110147446.7
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN112916642B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 凡曉波;黃楚晗;洪吉慶;苑世劍
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: B21C29/00
• 分類號: B21C29/00;B21C51/00;B21C29/04;B21C25/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 王富強(qiáng)

本發(fā)明公開了一種超低溫介質(zhì)壓力精確控制裝置及控制方法，涉及板材成形的技術(shù)領(lǐng)域，包括成形機(jī)構(gòu)、汽化器和控制系統(tǒng)，成形機(jī)構(gòu)的型腔通過第一管路與低溫容器連通，低溫容器用于盛放超低溫介質(zhì)，成形機(jī)構(gòu)的型腔通過第二管路與汽化器的前端連通，汽化器的后端通過第三管路與外界連通，第三管路上設(shè)置有比例伺服閥，控制系統(tǒng)與成形機(jī)構(gòu)、汽化器、比例伺服閥均電連接。利用超低溫介質(zhì)汽化升溫，通過常溫閥門精確調(diào)控超低溫介質(zhì)壓力，無需使用超低溫壓力精確調(diào)控閥門；利用汽化器吸熱汽化超低溫介質(zhì)，氣體介質(zhì)緩沖凸模下行過程的壓力升高，避免成形過程壓力易陡升引起開裂的問題；低溫增壓泵和比例伺服閥協(xié)同調(diào)控，解決壓力無法穩(wěn)壓及精確控制的難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及板材成形技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種超低溫介質(zhì)壓力精確控制裝置及控制方法。

背景技術(shù)

近年，超低溫介質(zhì)壓力成形技術(shù)被發(fā)展起來成形復(fù)雜形狀的鋁合金曲面構(gòu)件。實(shí)質(zhì)是利用增壓的超低溫介質(zhì)同時(shí)調(diào)控變形區(qū)的溫度和應(yīng)力狀態(tài)，使鋁合金在超低溫條件下成形出薄壁曲面件。在超低溫介質(zhì)壓力成形過程中，將液態(tài)的超低溫介質(zhì)充填在凹模型腔內(nèi)，使鋁合金冷卻至超低溫度后發(fā)生變形，成形性能大幅提升，解決了懸空區(qū)易開裂的問題。通過超低溫介質(zhì)加壓，使懸空區(qū)發(fā)生脹形變形，將傳統(tǒng)的徑向受拉、切向受壓轉(zhuǎn)變成雙向受拉的應(yīng)力狀態(tài)，解決了懸空區(qū)易起皺的問題。

超低溫介質(zhì)壓力成形作為一種全新的成形制造技術(shù)，其中一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是如何調(diào)控液室內(nèi)超低溫介質(zhì)的壓力。開始成形前，使凹模型腔內(nèi)超低溫介質(zhì)增壓至設(shè)定壓力。隨著凸模下行，使板材始終在設(shè)定壓力作用下發(fā)生變形。但是，凹模型腔已經(jīng)完全充填超低溫介質(zhì)，凸模下行時(shí)，與其相當(dāng)體積的超低溫介質(zhì)(液氮)需要快速排出，否則會引起型腔里壓力急劇升高，導(dǎo)致板坯因壓力過大而發(fā)生開裂缺陷。對于類似的常溫介質(zhì)(水或油)壓力成形，通常是通過大流量的溢流閥或比例伺服閥來精確控制壓力。但是，現(xiàn)有的溢流閥或比例閥無法在超低溫條件下使用，也沒有針對超低溫介質(zhì)壓力精確控制開發(fā)出類似的閥門。盡管，已開發(fā)出能夠控制開閉的低溫高壓截止閥，但使用的超低溫介質(zhì)是液體，可壓縮性小，非常小體積的變化就會導(dǎo)致超低溫介質(zhì)壓力波動。壓力瞬間升高就會導(dǎo)致開裂、瞬間降低則會導(dǎo)致起皺，無法順利完成超低溫介質(zhì)壓力成形。迫切需要解決現(xiàn)有技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)超低溫介質(zhì)壓力成形過程壓力精確控制的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種超低溫介質(zhì)壓力精確控制裝置及控制方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，通過超低溫介質(zhì)汽化緩沖壓力波動，實(shí)現(xiàn)超低溫介質(zhì)壓力精確控制。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明提供了一種超低溫介質(zhì)壓力精確控制裝置，包括成形機(jī)構(gòu)、汽化器和控制系統(tǒng)，所述成形機(jī)構(gòu)的型腔通過第一管路與低溫容器連通，所述低溫容器用于盛放超低溫介質(zhì)，所述成形機(jī)構(gòu)的型腔通過第二管路與所述汽化器的前端連通，所述汽化器的后端通過第三管路與外界連通，所述第三管路上設(shè)置有比例伺服閥，所述控制系統(tǒng)與所述成形機(jī)構(gòu)、所述汽化器、所述比例伺服閥均電連接。

優(yōu)選的，所述第一管路上設(shè)置有低溫增壓泵。

優(yōu)選的，所述第二管路上設(shè)置有第一壓力傳感器和第一溫度傳感器，所述第三管路上設(shè)置有第二壓力傳感器和第二溫度傳感器。

優(yōu)選的，所述第二管路上設(shè)置有低溫高壓截止閥。

優(yōu)選的，所述成形機(jī)構(gòu)包括凹模、凸模和壓邊圈，所述壓邊圈將板坯的邊緣固定在所述凹模上，所述板坯與所述凹模之間為所述型腔，所述凸模位于板坯的上方。

優(yōu)選的，所述凸模上設(shè)置有位移傳感器，所述壓邊圈上設(shè)置有第三壓力傳感器。

優(yōu)選的，所述汽化器包括中心管，所述中心管的兩端分別與所述第二管路和所述第三管路連通，所述中心管的外壁設(shè)置有若干翅片。

優(yōu)選的，所述超低溫介質(zhì)為液氬、液氮或液氦；所述比例伺服閥為比例溢流閥或比例調(diào)節(jié)閥。