[發明專利]一種金屬材料氣脹成形方法

有效

• 申請號: 202110482921.6
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113351725B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 阮尚文;程鵬志;葛宇龍;謝亞蘇;米振莉;吳彥欣
• 申請（專利權）人: 北京科技大學;航宇智造（北京）工程技術有限公司
• 主分類號: B21D26/021
• 分類號: B21D26/021;B21D26/033;B21D37/16
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 張彩珍

本方案公開了一種金屬材料氣脹成形方法，該方法包括如下步驟：對金屬材料進行自阻加熱；關閉加熱電源，通過氣體向金屬材料施加壓力，迫使金屬材料向成形模具表面方向變形，并最終貼緊成形模具表面；成形后繼續保持氣壓，其中，所述金屬材料包括金屬板材或金屬管材。本方法可以實現用高強不銹鋼、鈦合金葉片進行包邊成形，從而以較低的成本，提高葉片包邊的制造效率，提高產品質量，與現有技術相比，本發明可以大幅提高成形效率，將工藝節拍從數小時縮減到20～30分鐘，同時保證成形精度。

技術領域

本發明涉及金屬材料加工技術領域，特別涉及一種金屬材料氣脹成形方法。

背景技術

碳纖維復合材料發動機葉片具有重量輕、效率高、噪音低的特點以及優異的抗顛振性能和損傷容限。但是，碳纖維葉片存在邊緣厚度薄、強度低的問題，在高速轉動中受到異物沖擊，容易產生損傷，并導致斷裂。以鈦合金包覆碳纖維葉片邊緣的加強技術可以抵抗因沖擊導致的葉片損傷。現有的通過數控機床對鈦合金包覆邊進行銑削加工；利用網狀包覆層對葉片進行包覆增強；以及利用鈦合金超塑成形工藝制造鈦合金葉片包邊等工藝技術存在制造效率低、成本高的問題。

發明內容

本方案的一個目的在于提供一種金屬材料氣脹成形方法，可以以較低的成本，提高葉片包邊的制造效率，提高產品質量。

為達到上述目的，本方案如下：

一種金屬材料氣脹成形方法，該方法包括如下步驟：

對金屬材料進行自阻加熱；

關閉加熱電源，通過氣體向金屬材料施加壓力，迫使金屬材料向成形模具表面方向變形，并最終貼緊成形模具表面；

成形后繼續保持氣壓；

其中，所述金屬材料包括金屬板材或金屬管材。

優選的，該方法還包括對金屬材料進行自阻加熱前的預處理；當所述金屬材料為金屬管材時，所述預處理包括對金屬管材進行彎曲，壓扁等預成形。

優選的，該方法進一步包括成形后的加工處理；當所述金屬材料為金屬管材時，所述成形后的加工處理包括對成形的金屬管進行切割，獲得開口包邊零件。

優選的，所述金屬材料的板料厚度小于5mm；優選的，所述金屬材料的板料厚度為0.2～5mm。

優選的，所述自阻加熱時，加熱電壓為6～20V，施加在金屬材料上的電流密度為8000～15000A/mm²。

優選的，所述金屬材料為鈦合金或不銹鋼材質。

優選的，當所述金屬材料為鈦合金時，所述自阻加熱的加熱溫度為鈦合金相變溫度以下20℃～50℃，達到加熱溫度后，保溫3～5分鐘；優選的，所述自阻加熱的加熱溫度為鈦合金相變溫度以下30℃。

優選的，當所述金屬材料為不銹鋼時，所述自阻加熱的加熱溫度為相變溫度以上20℃～50℃，達到加熱溫度后，保溫3～5分鐘；優選的，所述自阻加熱的加熱溫度為不銹鋼相變溫度以上30℃。

優選的，關閉加熱電源后，向金屬材料施加的壓力大于30MPa，所述金屬材料在受到壓力時的應變率在0.5s^-1～5s^-1；

優選的，成形后保持氣壓在50～70MPa；所述成形模具為包邊模具。

本方案的有益效果如下：

本發明提供的金屬材料氣脹成形方法，可以實現復雜形狀的葉片包邊零件成形，實現用高強不銹鋼、鈦合金葉片進行包邊成形，從而以較低的成本，提高葉片包邊的制造效率，提高產品質量，與現有技術相比，本發明可以大幅提高成形效率，將工藝節拍從數小時縮減到20～30分鐘，同時保證成形精度。

附圖說明