[发明专利]一种基于电液成形的层合板的成形装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于金属基复合材料加工成形领域，具体涉及一种基于电液成形的合成板的成形装置和方法。

背景技术

纤维增强金属层合板（Fibre Reinforced Metal Laminates，FRML）是一种特殊的金属基复合材料，是由金属合金薄板与纤维/树脂铺层采用胶接技术交替层压而成。纤维增强金属层合板具有优异的综合性能，而玻璃纤维增强铝合金层合板是目前使用较多的一种。它既有金属材料较高的比强度、比刚度以及良好的塑性、抗冲击性能等优点，又保留了纤维增强材料良好的抗疲劳性能并且质量相对较轻，符合未来轻量化的发展方向。此外，纤维增强金属层合板还具有良好的隔音和吸收噪声的能力，用于汽车工业可以有效降低噪声，提高车辆的舒适性。玻璃纤维增强热塑性塑料（GMT）是以热塑性树脂为基体，以玻璃纤维毡为增强骨架的复合材料。一般可以生产出片材半成品，然后直接加工成所需要形状的产品。热塑性玻璃纤维塑料可以作为金属层合板的增强基，并且热塑性的纤维增强金属层合板（FML）较热固性的层合板（FML）有更好的耐冲击特性，并且生产周期更短。

但是由于传统成形工艺如层压工艺，成形过程步骤较多，投资大，效率低，不适合批量生产。所以有学者将冲压技术引入复合材料层合板的成形，但是也存在一些问题。室温时，纤维增强层塑性大都比较差,使用冲压的方法对其成形时容易出现脆性破坏等失效，导致加工困难；提高温度冲压时，板件的回弹又会比较明显。因此性能优越的纤维增强金属层合板，只被应用于航空航天和军工等高技术领域。

电液成形是利用液体中强电流脉冲放电所产生的机械效应，对金属进行加工的一种高能成形新工艺。因为电液成形技术的高能量密度特性，成形时会表现出爆炸成形的超塑性，可以显著提高金属的成形极限，而且成形部分金属受力均匀，不易发生破裂等缺陷。此外，高应变率特性还能使金属快速贴模，金属的回弹量一般都比较小甚至无回弹。所以使用电液成形技术并对热塑性的玻璃纤维增强金属层板进行成形并适当的预热，能够有效提高纤维增强金属层合板的成形性，解决现有成形技术中脆性破坏的问题，并且能够有效避免回弹，提高成形时板材的尺寸精度。相对于同是高速率成形的电磁成形，电液成形对加工材料的导电性没有要求，适用范围更广。所以，使用电液成形方法加工复合材料层合板，可以大大缩短成形周期，在预热成形时避免回弹，同时能够提高纤维增强金属层合板的成形性，从而获得形状更加复杂，质量更高的成形件，能够有效促进纤维增强金属层合板这种高性能材料的广泛应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电液成形原理的热塑性玻璃纤维增强金属层合板的成形技术，以及一种基于电液成形原理的成形热塑性玻璃纤维增强金属层合板的装置，为热塑性玻璃纤维增强金属层合板成形装置的设计提供新的思路。可以使用电液成形使热塑性玻璃纤维增强金属层合板按本发明所提供的成形模具进行迅速贴模，以达到对热塑性玻璃纤维增强金属层合板成形的目的。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是提供了一种热塑性玻璃纤维增强铝合金层合板电液成形装置，包括供电装置、模具、固定加热装置，其特征在于：

模具为石墨凹模，石墨凹模的底部要开有一个排气孔，以使用真空泵抽空石墨凹模内的气体；成形时，石墨凹模通过石墨底座上的圆形凹槽进行定位，并通过液压缸对石墨凹模施加压力进行固定；

固定加热装置，包括石墨底座，加热电阻丝，上压板，冷却水道，环形槽，下压板，固定螺栓，液压缸；石墨底座定位于下压板的圆形凹槽内，上下压板中各有四个螺栓孔，使用四个螺栓将其连接，其中上压板的底部和螺栓采用焊接的方式连接；液压缸使用四个螺栓固定在上压板上；

石墨底座中开有螺旋形的冷却水道，在冷却时，使用水泵往冷却水道内注入冷却水，并可以通过控制水的流量来控制冷却速率。

进一步地，供电装置包括由高压变压器，充电电阻和高压整流管组成的充电回路和由放电电极，主放电间隙，放电电容器组和辅助放电间隙组成的放电回路。

进一步地，放电时，利用高压变压器将交流电压升压，高压整流管将升高后的交流电压整流为直流电压，对放电电容器组进行充电；放电时，放电电容器组通过主放电间隙和辅助放电间隙放电，使液体间隙被击穿并产生冲击压力。

进一步地，当液压缸对石墨凹模施加压力时，所产生的向上的反作用力由连接上下压板的四个螺栓承受，在石墨底座上还开有环形槽，在环形槽内O型橡胶密封圈以保证装置的密封性能。

进一步地，石墨底座里面的用于预热的液体使用的是甲基硅油。