[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种超塑成形模具及其成形方法，具体涉及一种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。

背景技术

机车轻量化对提升高速列车性能具有重要意义。目前国内外普遍采用的方式为材料轻量化，即高性能机车都采用高强度的铝合金材料制造。采用大尺寸薄壁铝合金板材，加工制造高速列车、地铁、轻轨等轨道交通车辆用的铝合金车体结构件，如窗墙、内外端墙、门立柱罩等各种车内设备和其它复杂结构件。这类重要的轨道交通车辆内装件应满足性能、精度和美观的综合需求，许多产品形状是三维曲面，故对内装件制造和组装的准确度与表面质量提出了很高的要求，冷成形变形量有限，弹复大，难以满足要求，因此超塑气胀成形技术成为主要的制造方法。由于超塑气胀成形需要将模具和零件加热到较高温度，能耗较大，而且成形一个复杂形状零件，充气胀形就需要几十分钟甚至几个小时，这种生产效率难以满足轨道车辆零件大批量生产的需求。许多学者通过晶粒细化来提高铝合金超塑性的应变速率，从而提高超塑成形效率，虽然取得一些实验室成果，但离实际应用还有很大距离。综上所述，现有的轨道车辆用铝合金覆盖零件存在生产效率低和生产成本高的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的轨道车辆用铝合金覆盖零件存在生产效率低和生产成本高的问题，进而提供一种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。

本发明的技术方案是：轨道车辆用铝合金覆盖零件的超塑成形模具包括上模板和凹模，上模板设置在凹模的正上方，所述超塑成形模具还包括凸模，凸模固装在上模板的下端，凸模和凹模之间形成充气腔，铝合金板料设置在凹模上端，上模板上开有进气孔，凹模的下端开有排气孔，所述凸模的下端设有凸台，凸台的台肩与凸模的侧壁之间设有圆角，凸台的中部设有第二反挤密封槽。

本发明还提供了一种轨道车辆用铝合金覆盖零件的超塑方法：

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，上模板的进气孔与超塑成形机上的气压管路连接，超塑成形机上的温控系统热电偶分别连接到上模板、凹模和凸模上，

步骤二：喷涂高温润滑剂，

凹模和凸模的表面与铝合金板料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、凹模和凸模处于合模状态，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、凹模和凸模的温度均匀一致，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，将铝合金板料放置在凹模上，保温4-5min，使铝合金板料也达到成形温度；

步骤五：铝合金板料初期弯曲变形，

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

步骤六：铝合金板料初期弯曲变形后和凸模之间组成密封空间，

上模板继续向下加压3-4MPa，使凸模四边的第一圆角密封槽向下压入0.2-0.6mm，形成超塑胀形所需要的由铝合金板料和凸模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，从上模板的进气孔通入气体，气体的压力为0.5-4MPa，使铝合金板料在气体压力的作用下超塑胀形，超塑胀形的时间为10-15min，铝合金板料与凹模之间的空气通过凹模的排气孔排出，最终铝合金板料与凹模的内壁贴合，保压4-5min后开模取出成形后的铝合金板料，至此，铝合金板料的超塑成形结束。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1.本发明的铝合金板料成形到一定位置后，再原位进行超塑气胀成形，从而将铝合金板料成形时间由原来的1-3小时缩短到10-20分钟，显著提高生产效率，降低成本。

2.本发明结构简单，易于实现。

附图说明

图1是超塑成形模具超塑成形前的结构示意图，图2是超塑成形模具超塑成形后的结构示意图。

具体实施方式