[发明专利]一种提高板材成形极限的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高金属板材热充液(热介质)成形工艺，具体涉及一种提高板材成形极限的方法。

背景技术

热介质成形技术是21世纪初期迅速发展起来的最具创新性的塑性成形技术。它是采用高温热流体介质作为传力介质，并以此代替部分模具成形零件的一种制造方法。热介质成形具有热成形与充液成形的双重优点，因此也有人将热介质成形称之为热充液成形。在流体压力诱导的厚向应力参与下，利用热介质成形，材料的塑性和延展性显著提高，屈服强度迅速下降，破裂倾向减小。板材充液成形技术是采用液体作为传力介质来代替部分成形模，使板材在高压液体的作用下贴模，以实现金属板材成形的一种制造技术。作为一种先进的柔性成形技术，充液成形具有成形极限高、零件尺寸精度高、表面质量好等突出优点，特别适合成形加工航空领域的复杂结构薄壁件及低塑性材料，如铝合金、镁合金、铝镁合金、高温合金以及复杂结构拼焊板等。

鉴于这些优点，充液成形、热介质成形技术目前得到十分广泛的重视，已被逐渐应用到航空、汽车、电子产品等领域；也有越来越多的研究者对热介质成形、充液成形技术展开了更为深入的研究工作。然而铝合金、镁合金等轻质材料的硬化指数和异性指数小、普通工艺成形性能差、塑性指标低等因素已成为其充液成形加工的瓶颈，因而，如何利用热充液成形技术提高零件的成形极限是解决这类问题的有效途径之一。然而许多薄壁件由于拉深比大、坯料法兰部分变形而造成拉深件底部因拉应力过大而破裂，利用普通的充液成形技术成形仍然受到限制。为此，学术界提出了许多充液成形的新技术：如周向加压充液拉深技术，其过大的液室压力会导致曲面零件成形初期悬空区域的破裂；另外，通过高压液体在毛坯变形区的四周施加径向压力也可以提高零件的成形极限，但所用的模具和设备太过复杂，不利于充液成形、热介质成形技术的推广。

在公开号为CN 1903474A的发明专利中，公开了一种可以提高板材零件成形极限所使用的加工装置及加工方法。加工方法依次包括向容腔内注入流体介质、放置板材坯料、施加压边力、控制凸模下行进行加压的过程，另一种加工方法只需对流体介质进行加压从而对板材坯料产生压力即可成行。该发明方法属于常规的充液成形，依靠所述的装置及方法来提高板材的成形极限，该装置以及方法只针对常温下板材的充液成形加工，没有考虑板材在高温下的充液成形加工，不能实现板材的热态充液成形。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种提高板材成形极限的方法，即板材双向加压充液成形及板材双向加压热态充液成形方法。在成形开始前，板材的正反两面均充有具有一定初始压力的高压液体，然后增加正面的压力，反面的压力稍减小或保持不变，板材靠其正反两个方向的压力差完成成形。板材双向加压充液成形与常规的充液成形相比，材料成形极限大大提高；板材双向加压热态充液成形则是在成形前，板材的正反两面均充有具有一定初始压力的高压液体，加热板材本身和板材正面的液体介质，使板材加热至一定的温度，然后增加板材正面的压力，反面的压力稍减小或保持不变；并且和板材直接贴紧的成形模在成形过程中用循环冷却水冷却，板材靠其正反两个方向的压力差完成成形工艺；而板材正反两面流体介质的温度差有助于实现板材成形极限的提高。

一种提高板材成形极限的方法，对板材进行常温下的充液拉深成形加工，步骤如下：

步骤一：将注液孔A、注液孔B与液压系统连接，然后向下凹模型腔内注入流体介质，流体介质液面与下凹模的上表面持平；

步骤二：在下凹模的上表面放置板材；

步骤三：控制压边圈下行至与板材接触；

步骤四：控制凸模在压边圈的中空结构内下移，与板材接触后继续向下凹模型腔下压，同时通过控制液压系统，对下凹模型腔内的流体介质加压，对板材施加正向压力P₁；同时将流体介质经注液孔B注入到背压型腔内并对背压型腔内的流体介质加压，使流体介质对板材施加与P₁反向的压力P₂，直到板材全部压入下凹模，并且在液压力P₁的作用下板材贴紧凸模，加压过程结束，所述的P₂＜P₁；

步骤五：将反向压力P₂、正向压力P₁泄压，然后控制凸模、压边圈上移，取出成形零件，加工完成。

一种提高板材成形极限的方法，对板材进行高温下的充液拉深成形加工，步骤如下：

步骤一：将注液孔A、注液孔B与液压系统连接，然后向下凹模型腔内注入流体介质，流体介质液面与下凹模的上表面持平；