[发明专利]轨道车辆用铝合金覆盖零件的超塑成形模具及其成形方法

权利要求书

1.一种轨道车辆用铝合金覆盖零件的超塑成形模具，它包括上模板(1)和凹模(2)，上模板(1)设置在凹模(2)的正上方，其特征在于：所述超塑成形模具还包括凸模(3)，凸模(3)固装在上模板(1)的下端，凸模(3)和凹模(2)之间形成充气腔，铝合金板料(4)设置在凹模(2)上端，上模板(1)上开有进气孔(5)，凹模(2)的下端开有排气孔(6)，所述凸模(3)的下端设有凸台(7)，凸台(7)的台肩与凸模(3)的侧壁之间设有圆角，凸台(7)的中部设有第二反挤密封槽(8)。

2.根据权利要求1所述的轨道车辆用铝合金覆盖零件的超塑成形模具，其特征在于：所述第二反挤密封槽(8)的长度为铝合金板料壁厚的1倍-2倍。

3.根据权利要求1或2所述的轨道车辆用铝合金覆盖零件的超塑成形模具，其特征在于：所述第一圆角密封槽(7)的圆角半径为铝合金板料壁厚的10倍-15倍。

4.一种使用权利要求1所述超塑成形模具实现的轨道车辆用铝合金覆盖零件的超塑方法，其特征在于：所述超塑方法的具体步骤如下：

步骤一：超塑成形模具的安装，

将超塑成形模具安装到超塑成形机上，上模板(1)的进气孔(5)与超塑成形机上的气压管路连接，超塑成形机上的热电偶分别连接到上模板(1)、凹模(2)和凸模(3)上，

步骤二：喷涂高温润滑剂，

凹模(2)和凸模(3)的表面与铝合金板料(4)的表面均匀喷涂高温润滑剂；

步骤三：超塑成形模具的预热，

上模板(1)、凹模(2)和凸模(3)处于合模状态，将超塑成形模具加热到400℃-500℃的成形温度，保压1-5min，使上模板(1)、凹模(2)和凸模(3)的温度均匀一致，实现对超塑成形模具的预热；

步骤四：铝合金板料(4)的预热，

当超塑成形模具预热到成形温度后，打开超塑成形模具，将铝合金板料(4)放置在凹模(2)上，保温4-5min，使铝合金板料(4)也达到成形温度；

步骤五：铝合金板料(4)初期弯曲变形，

超塑成形机驱动上模板(1)和凸模(3)向下运动，使铝合金板料(4)弯曲变形，压下速度为10-50mm/s，下压距离为100-150mm时，上模板(1)和凸模(3)停止运动，此时铝合金板料(4)的四周被凹模(2)和凸模(3)的四周夹紧；

步骤六：铝合金板料(4)初期弯曲变形后和凸模(3)之间组成密封空间，

上模板(1)继续向下加压3-4MPa，使凸模(3)四边的第一圆角密封槽(7)向下压入0.2-0.6mm，形成超塑胀形所需要的由铝合金板料(4)和凸模(3)之间组成的密封空间；

步骤七：向步骤六中的密封空间加压并最终成形，

在超塑成形机上编程控制气压-时间曲线，从上模板(1)的进气孔(5)通入气体，气体的压力为0.5-4MPa，使铝合金板料(4)在气体压力的作用下超塑胀形，超塑胀形的时间为10-15min，铝合金板料(4)与凹模(2)之间的空气通过凹模(2)的排气孔(6)排出，最终铝合金板料(4)与凹模(2)的内壁贴合，保压4-5min后开模取出成形后的铝合金板料(4)，至此，铝合金板料(4)的超塑成形结束。

5.根据权利要求4所述的轨道车辆用铝合金覆盖零件的超塑成形方法，其特征在于：步骤二中的高温润滑剂为水基石墨乳。

6.根据权利要求5所述的轨道车辆用铝合金覆盖零件的超塑成形方法，其特征在于：步骤七中的超塑胀形的时间为12min。