[发明专利]一种变拉应力状态下的钛箔超声辅助辊弯成形方法

说明书

本发明公开了一种变拉应力状态下的钛箔超声辅助辊弯成形方法，以解决现有方法制造超薄壁瓦楞板时，回弹角度大、离散度大、成形效率低，尺寸受限的问题。本发明的方法包含以下步骤：步骤一：特定微观组织的钛箔带材固定于拉应力调节装置上；步骤二：钛箔带材起始端导正引导至辊齿啮合处；步骤三：设置超声振动频率和振幅，设置拉应力大小和倾角，设置辊弯成形速度；步骤四：启动成形，激光裁切超薄壁瓦楞板。本发明适应于批量、高效、高精度成形大尺寸的超薄壁瓦楞板。

技术领域

本发明是关于提高超薄壁瓦楞板成形质量、效率和尺寸的先进制造技术，特别是关于一种变拉应力状态下的钛箔超声辅助辊弯成形方法。

背景技术

随着航空航天装备和微生物反应器微型化发展趋势的加剧，对于微细装备的功能集成化和轻量化要求越来越高，超薄壁瓦楞板因大比表面积而获得了广泛关注。然而由于尺寸效应影响，超薄壁瓦楞板在成形制造时：(1)应变梯度大、回弹大，成形精度低，(2)个体晶粒异质性影响大，特征结构的离散度大，瓦楞板一致性低，(3)现有的辊弯成形+压力校形的组合工艺生产效率较低，(4)因校形模具尺寸和压力机吨位限制，超薄壁瓦楞板尺寸不宜过大，导致大尺寸的超薄壁瓦楞板需要拼焊使用。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变拉应力状态下的钛箔超声辅助辊弯成形方法，其能够利用拉应力状态提高钛箔的贴齿度，利用拉应力状态和超声能场协同降低个体晶粒异质性影响，同时消除二次压力校形工艺，实现超薄壁瓦楞板的高效、高精度、大尺寸制备。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种变拉应力状态下的钛箔超声辅助辊弯成形方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一：将宽度为20～200mm,厚度为20～150μm，晶粒尺寸为2～30μm的Ti-2.5Al-1.5Mn钛箔带材固定于变拉应力调节装置的带材筒上；

步骤二：钛箔带材起始端利用激光切齐，导正引导至辊齿啮合处夹紧；

步骤三：设置超声振动频率为30～60kHz，振幅为20～60μm，拉应力大小为50～1000N，倾角为±60°，辊弯成形速度为0～5mm/s，然后开启超声振动；

步骤四：启动装置开始成形，利用激光按需裁切超薄壁瓦楞板。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述的步骤三中的超声振动沿主、从动辊齿轴线的连线方向施加于从动辊齿上。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述的步骤三中的拉应力大小控制方法为磁石控制带材筒转动阻力方法，或电磁控制带材筒转动阻力方法。

在本发明的一个或多个实施方式中，所述的步骤三中的拉应力倾角控制方法为伺服电机控制滑动导轨升降带材筒方法。

与现有技术相比，本发明：1.根据钛箔的厚度和晶粒尺寸施加特定的拉应力大小和倾角状态，可以提高钛箔的贴齿度，特别是能够强迫成形区域内的异质晶粒参与变形，提高变形程度的同时，降低个体晶粒的异质性影响。2.根据钛箔的厚度和晶粒尺寸施加特定的超声能场振幅和频率，能够促进变形区域内晶粒内部的位错迁移，提高塑性变形区占比，降低晶格畸变应力和残余应力，使超薄壁瓦楞板长期保持稳定。3.钛箔带材使用激光裁切，减小外加机械裁切应力引起的产品损失和变形。4.本方法为钛箔带材的连续辊弯成形工艺，一次成形，无需后续校形工艺，大幅提高超薄壁瓦楞板的成形效率。5.本方法不受校形模具尺寸和压力机吨位限制，超薄壁瓦楞板尺寸不受限制，特别适用于制造大尺寸的超薄壁瓦楞板。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的一种变拉应力状态下的钛箔超声辅助辊弯成形方法和常规方法的比较图；