[发明专利]高能电脉冲驱动含能材料的金属板材成形装置与成形方法

说明书

本发明公开一种高能电脉冲驱动含能材料的金属板材成形装置及成形方法，包括高能脉冲放电设备、智能机械臂控制系统、抽真空装置、液压机、成形模具、正负电极、含能棒及供液设备。本发明利用金属丝与含能材料释能后能量叠加复合效应，实现板材的高速率成形；降低了高能脉冲放电设备的放电电压，增加其使用寿命；制作的小型电脉冲金属丝触发放电装置，降低设备体积及成本，使设备小型化，结合机器臂控制系统实现精准操作、成形及智能一体化；通过低能量金属丝触发小剂量、安全、可控的含能棒释能，可实现能量等级跨越，又实现设备保护和工艺实施安全可控，通过两种能量的叠加可达到高速率成形的特点—提高高强度、难成形板材的成形极限和加工精度。

技术领域

本发明涉及金属板材塑性成形技术领域，特别是涉及一种高能电脉冲驱动含能材料的金属板材成形装置与成形方法。

背景技术

随着智能化和高端制造业的发展，对复杂零件的技术要求越来越高，特别是针对一些室温下难成形金属材料（如7A09铝合金、2024铝合金、AZ31镁合金、钛合金TC4等）的生产与制造。由于难成形材料成形性差，室温难以成形形状复杂零件；加热时，虽然能提高金属板材的成形性能，但加工周期长，成本高，不利于实际生产与制造，难以实现智能自动化生产。爆炸成形、电液成形、电磁成形技术属于高速率成形方法，能显著提高金属的塑性变形能力。与传统的成形方式相比，高速率成形时模具结构简单，成形周期短，成本低。由于炸药存储和工艺实施过程的安全性考虑，爆炸成形技术受到极大限制。电液成形技术可提高了材料的成形极限和塑性变形能力，但对于变形区尺寸大、局部变形程度大的难变形板材成形时，传统电液成形的放电能量无法满足要求，导致复杂零件的变形程度小和成形精度低，不符合实际产品技术要求，虽然增加放电电压可提高放电能量，但一味的提高电压会导致放电回路电流急剧增大，设备处于高负载状态，降低了放电过程的安全性和设备的使用寿命。电磁成形虽然同属于高速率成形，但只适用于高导电率板材的成形（如铝合金、铜合金），同时存在电磁力的不均匀分布、小圆角贴模差的问题；此外，线圈的适用性较差，成形不同零件时需制作相应的线圈，增加成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种高能电脉冲驱动含能材料的金属板材成形装置与成形方法，以解决上述现有技术存在的问题，成功的将电液成形和含能材料有效的结合起来，实现能量等级的跨越，可降低高能脉冲设备的放电电压，增加了设备的使用寿命，解决难成形金属板材在室温下精密成形问题，容易实现智能制造。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种高能电脉冲驱动含能材料的金属板材成形装置，包括上模具、下模具和高能脉冲成形系统，所述上模具包括上模板、成形凹模和凹模固定板，所述下模具包括下模板、储液室和液室固定板，所述成形凹模通过所述凹模固定板固定在所述上模板上，所述成形凹模上开设有与外部的真空泵连接的排气孔；所述储液室固定在所述液室固定板上，所述液室固定板固定在所述下模板上，与供液设备相连接的所述储液室的两侧分别固定组装正负电极，通过引出线与所述高能脉冲成形系统相连接的所述正负电极之间设置有含能棒；所述上模板与下模板通过导套导柱配合安装。

优选的，所述上模板上装配的导套与安装在所述下模板上的导柱相配合，且所述导套过盈配合安装在所述上模板上，所述导柱过盈配合安装在所述下模板上，且所述导柱和导套之间采用间隙配合。

优选的，所述成形凹模是板材成形型腔。

优选的，所述储液室为台阶式，所述储液室两侧预设螺纹孔，所述正负电极的电极外部安装绝缘套，所述绝缘套通过螺纹钢套固定在所述储液室两侧的螺纹孔内。

优选的，所述成形凹模和储液室的接触位置设置有一号密封圈，所述绝缘套与螺纹钢套的接触位置设置有二号密封圈，所述绝缘套与所述储液室的接触位置设置有三号密封圈。

优选的，所述正负电极的电极端均设有用于锁紧所述含能棒两端的金属丝末端的弹球装置。