[发明专利]一种基于剪切增稠液的金属板材变速率成形装置及方法

权利要求书

1.一种基于剪切增稠液的金属板材变速率成形装置，其特征在于：所述装置包括可变速柱塞（1）、容框（2）、剪切增稠液（3）和凹模（5），容框（2）与凹模（5）上下正对设置，可变速柱塞（1）的头部位于容框（2）的内腔中，剪切增稠液（3）填充在可变速柱塞（1）的下表面与容框（2）内壁组成的内腔中。

2.一种利用权利要求1所述装置进行基于剪切增稠液的金属板材变速率成形方法，其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的：

步骤一、将待成形金属板材零件（4）置于容框（2）下表面与凹模（5）上表面之间，且将待成形金属板材零件（4）夹紧；

步骤二、将剪切增稠液（3）填充在待成形金属板材零件（4）上表面与可变速柱塞（1）下表面之间；

步骤三、根据待成形金属板材零件（4）的形状和成形各阶段所需载荷的大小确定可变速柱塞（1）的加载速度与时间关系曲线；

步骤四、可变速柱塞（1）按照设定好的加载速度与时间的关系向下运动，带动剪切增稠液（3）作用于待成形金属板材零件（4），使待成形金属板材零件（4）在合适的载荷条件下成形出所需形状；

步骤五、将成形后的金属板材零件（4）取出，即完成一个成形过程。

3.根据权利要求2所述一种基于剪切增稠液的金属板材变速率成形方法，其特征在于：所述步骤二中剪切增稠液为玉米淀粉-水悬浮液或SiO₂胶体纳米颗粒-乙二醇溶液。

4.根据权利要求2或3所述一种基于剪切增稠液的金属板材变速率成形方法，其特征在于：所述玉米淀粉-水悬浮液中玉米淀粉颗粒平均粒径为40μm，质量分数范围为0.3-0.6；SiO₂纳米颗粒-乙二醇溶液中SiO₂颗粒平均粒径为250nm，体积分数范围为0.5-0.7。

5.根据权利要求2所述一种基于剪切增稠液的金属板材变速率成形方法，其特征在于：所述步骤三中可变速柱塞的加载速度可变，即利用剪切增稠液的剪切增稠效应，在成形过程中可变速柱塞的加载速度与时间关系曲线根据待成形金属板材零件的形状和成形各阶段所需载荷的大小确定，在成形初期所需载荷较大且不希望剪切增稠液具有的流动性，相对应的可变速柱塞的加载速度较大；在成形中后期所需载荷较小而局部精细结构的成形需要剪切增稠液具有良好的流动性，其所对应的可变速柱塞加载速度较小。