[发明专利]一种薄壁金属构件的成形方法及成形用的模具

说明书

本发明提供了一种薄壁金属构件的成形方法及成形用的模具。所述成形方法使用具有与规定形状相匹配的凹陷部的模具使薄片材在预设工序下成形为金属构件，模具包括支撑框架、设于支撑框架上的承载部、自承载部远离支撑框架的表面向内凹陷形成的所述凹陷部、以及用于将薄片材固设于承载部上的固定组件，固定组件包括压边圈，压边圈远离凹陷部的一端与承载部固定连接，且承载部和压边圈共同围成用于收容薄片材的边缘的收容空间，薄片材安装于模具并密封后，置于成形装置内，经加热工序、拉深变形工序、蠕变校形工序得到金属构件。本发明实施例提供的方法能够实现薄壁金属构件一体成形，提高金属构件的使用可靠性。

技术领域

本发明属于薄壁金属构件制备技术领域，具体属于一种薄壁金属构件的成形方法及成形用的模具。

背景技术

大型贮箱主要由箱底、连接环和筒段焊接依次连接而成，广泛应用于航空航天、石油化工等领域，因此其安全性、可靠性要求极高。箱底是贮箱结构中的关键构件，通常为球形或者椭球形，目前普遍采用的制造工艺是先成形多块瓜瓣单元，再将多块瓜瓣单元拼焊成一个整体的箱底。然而，瓜瓣成形精度一致性较差，需要手工修复，拼焊后存在较大的残余应力，并且焊接处的力学性能较弱，实际使用中往往是易出现破裂问题的区域。

因此，亟须针对复杂薄壁箱底提供一种整体成形方法，以解决目前存在的问题，提高贮箱的安全性和可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种薄壁金属构件的成形方法及成形用的模具，以实现复杂薄壁箱底整体均匀成形，提高成形精度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种薄壁金属构件成形方法，用于使平板状的薄片材成形为具有规定形状的金属构件，所述规定形状为横截面为圆形或椭圆形的凸起，所述金属构件包括所述凸起和环绕所述凸起的边缘部，所述成形方法使用具有与所述规定形状相匹配的凹陷部的模具使所述薄片材在预设工序下成形为所述金属构件，所述模具包括支撑框架、设于所述支撑框架上的承载部、自所述承载部远离所述支撑框架的表面向内凹陷形成的所述凹陷部、以及用于将所述薄片材固设于所述承载部上的固定组件，所述固定组件包括压边圈，所述压边圈远离所述凹陷部的一端与所述承载部固定连接，且所述承载部和所述压边圈共同围成用于收容所述薄片材的边缘的收容空间；

所述成形方法具体为：

将所述薄片材安装于所述模具；其中，成形为所述边缘部的所述薄片材插入所述收容空间内，且所述薄片材的两侧分别与所述压边圈和所述承载部抵接；

将所述薄片材与所述模具之间的间隙进行密封，在所述薄片材与所述模具之间形成密封腔体，并整体置于成形装置的腔体内；

所述成形装置按照所述预设工序对所述薄片材进行加工，成形得到所述金属构件；其中，所述预设工序包括：

加热工序：加热至第一预设温度使所述薄片材软化；

拉深变形工序：对密封腔体抽真空后，将所述成形装置的腔体的压力加压至第一预设压力，使软化的所述薄片材在气压载荷作用下发生拉深变形；

蠕变校形工序：完成拉深变形后，卸除对所述成形装置的腔体增加的压力，然后继续加热至第二预设温度使所述薄片材再次软化，在所述第二预设温度保温第一预设时长后，将所述成形装置的腔体的压力加压至第二预设压力使所述薄片材与所述模具完全贴合，在所述第二预设温度和所述第二预设压力下保持第二预设时长，使成形的金属构件内应力释放，并进行蠕变校形；其中，所述第二预设压力大于所述第一预设压力。

在一种具体的实施方式中，所述压边圈包括与所述承载部相对设置的主体部及自所述主体部远离所述凹陷部的一端朝所述承载部方向弯折延伸的延伸部，所述主体部、所述延伸部和所述承载部共同围成所述收容空间，所述薄片材的两侧分别与所述主体部和所述承载部抵接。

在一种具体的实施方式中，所述固定组件还包括多个均匀分布的螺栓，所述延伸部和所述承载部通过多个螺栓固定连接。