[发明专利]用于板材成型成性一体化的电磁气化成形装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于板材成型成性一体化的电磁气化成形装置及其成型成性方法，装置包括模具、用于将板材密封压紧在模具上的压边座和可气化的金属薄片，模具内设置有板材成型腔，压边座内设置有一约束型腔，金属薄片设置在板材的上方，该金属薄片的两端设置有电极，电极通过导线连接至外部电源，压边座上设置有贯通到约束型腔的约束型腔气孔，模具上设置有贯通到板材成型腔的板材成型腔气孔，且该模具上设置有对板材成型腔加热的加热部件。本发明的电磁气化成形装置通过金属薄片通电加热气化产生冲击波，驱动板材成形，这一成形过程快速，且板材高速成形后无回弹，在很短的时间内就能获得成形精度高的工件。

技术领域

本发明涉及板材成形技术领域，尤其涉及一种用于板材成型成性一体化的电磁气化成形装置及成型成性方法。

背景技术

电磁成形是高速变形工艺的一种，是实现铝合金等材料加工的重要方式。电磁成形零件有着加工性能好和无回弹的优点。但目前电磁成形技术的发展严重限制于线圈的寿命，在电磁成形过程中，线圈在产生使工件变形的脉冲电磁力时，也受到巨大的电磁载荷和机械载荷，当载荷过大时线圈遭到破坏，导致成形失败。且电磁成形只适用于电导率高的材料，对于电导率低的材料往往需要电导率高的材料驱动成形，这也造成了材料的浪费。

电磁气化成形是一种利用金属薄片通电加热气化产生冲击波对工件进行高速成形的加工方法，研究表明材料在高速变形条件下能够获得更好的加工性能，体现在材料的成形极限更高，且成形件基本无回弹。但电磁成形与电磁气化成形均只是实现了零件的成形，不能调控材料成形时的性能，不适合于钛合金等需热加工的高强度材料或者铝合金可在超低温和高温下的成形。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于板材成型成性一体化的电磁气化成形装置及成型成性方法，从而解决上述问题。

为实现上述目的，本发明公开了一种用于板材成型成性一体化的装置，包括模具、用于将板材密封压紧在所述模具上的压边座和可气化的金属薄片，所述模具内设置有板材成型腔，所述压边座内设置有一约束型腔，所述金属薄片设置在板材的上方，该金属薄片的两端设置有电极，所述电极通过导线连接至外部电源，所述压边座上设置有贯通到约束型腔的约束型腔气孔，所述模具上设置有贯通到板材成型腔的板材成型腔气孔，且该模具上设置有对所述板材成型腔加热的加热部件。

进一步的，所述加热部件为插接在所述模具上的加热棒，所述加热棒靠近所述板材成型腔设置。

进一步的，所述约束型腔设置为可密封覆盖所述板材成型腔。

进一步的，所述压边座上还设置有过线孔，所述导线穿过所述过线孔设置。

然后，本发明公开了一种如上述用于板材成型成性一体化的电磁气化成形装置的成型成性方法，包括如下步骤：

S1、将所述板材放置于模具的上表面，将金属薄片放置于板材的上方，将在所述金属薄片的两端连接，在电极上连接导线；

S2、将压边座放置于所述板材的上方，并将板材压紧在所述模具上；

S3、通过约束型腔气孔向所述约束型腔通入气体，通过板材成型腔气孔向所述板材成型腔通入气体，使板材的上下表面与气体充分接触；

S4、给导线通电，通过所述金属薄片通电加热气化后高速膨胀，对板材产生高速冲击波，实现板材的成形成性制造；

S5、根据板材类型启停所述加热部件和气体的通入。

进一步的，所述板材为钛合金，在所述步骤S3中，所述约束型腔气孔和板材成型腔气孔均通入630℃-650℃的高温惰性气体，通气时间为18-22min，在所述步骤S5中，再次通入一定压强的630℃-650℃的高温惰性气体，对板材进行保压。

进一步的，所述板材为铝合金材料。