[发明专利]金属薄板的流态颗粒成型法

说明书

本发明为一种新的金属薄板零件成形方法，适用于2mm以下的薄板零件特别是大型形状复杂零件的成形。

薄板零件成形的传统方法为钢模成形。而钢模中的凹模制造周期长、成本高。为了解决这个问题，美国专利US-4689979公布了一种在金属容框中注入高粘度流态物质作为介质形成金属薄板压力成形工艺中的凹模的方法。该方法成本虽然比钢模低，但仍存在下列问题：

1.该专利四种方法中的第一种方法并无实用价值。因为在成形过程中，由于没有密封装置，高粘度流态介质在高压下仍然会从模板与成形中的板料之间挤出来;在成形后，一些介质还会粘在成形零件上。这样就必须在每个零件成形后立即补充与失去的介质等量的介质，否则将因失去部分介质而使凹模中产生多余的空间导致成形质量不好。况且要准确计量介质失去的量也较麻烦。故这种工艺即使对小批量生产也是不能接受的。

2.第二～四种方法与第一种方法的主要区别是在待加工板料与高粘度流态介质之间加了弹性板。这样虽解决了第一种方法所产生的介质被挤出与粘结问题，但又产生了下列新的问题：

（一）高粘度流态介质不直接接触板料，而是通过弹性板传递压力。这样其优异的成形性能不能充分发挥，它将受弹性板性能的限制，而弹性板由于成形的需要，必须选用易于变形的低硬度弹性材料制作，而低硬度弹性材料的强度较低（如抗拉强度仅为高硬度弹性材料的1/2～1/4），在高压下工作，寿命低。又不能通用，且因该材料价格高，故成本较高。

（二）整块弹性板不能流动，故在成形中与板料的接触面之间摩擦系数较大，增加了压力设备的吨位。

（三）整块弹性板的成形性能不好，存在如零件轮廓不清晰，复制精度低等问题，影响制成品质量。

（四）模具结构复杂。

（五）在成形过程中，巨大的压力能大部分转换成热能积聚在弹性板中，它本身的散热面很小，为提高其寿命，只能在低速的油压机上使用，故而效率低。

本发明的目的是提供一种新的成形方法，能够较好地解决上述问题。

本发明的特点是采用颗粒状弹性体作为介质。

本发明是这样实现的：现以拉延模为例来说明，首先将橡胶或塑料（如聚氨酯）弹性体制成颗粒状，形状以圆球形为佳。颗粒大小可根据零件的大小及形状的复杂程度确定，以能方便地进出复杂形状中的最小凹面为原则，推荐使用尺寸：直径5～30mm（圆球形）。然后将颗粒放入金属容框中组成凹模（下模），其上放置待加工板料，权料上有一个压边圈，在压边力作用下，形成了一个封闭腔。当凸模（上模）下降时，颗粒状弹性体在压力下首先产生流动，在弹性体间的空隙基本消除后，再产生变形，将板料紧压在凸模上而成形。

本发明除适用于拉延外，也可用于压弯及胀形成形（都必须在封闭腔中进行）。

本发明与美国专利US-4689979相比，有如下优点：

1.弹性体材料可通用，故材料费用低。

2.成型时因弹性体颗粒流动性比整块弹性板好而减少了与成形板料之间的摩擦消耗能量，可使压力设备吨位下降。

3.弹性体颗粒即使在高压下，也不存在因破裂而不能使用的问题故寿命长。

4.弹性体颗粒的表面面积比整块弹性板要大得多，故散热能力也大得多，在成形时可选用速度较高的压力机，提高效率。

5.可选用高硬度弹性材料或用金属（如铝）纤维或粉末和用非金属（如玻璃、碳、硼）纤维等增强的弹性材料制作颗粒，这样既提高了材料的强度，又不影响流动和成形。

6.由于弹性体颗粒间具有间隙，可在成形困难时采用充液或混入按不同材料零件成形时的不同润滑要求调制的固态润滑剂（如二硫化钼、石墨粉）等方法，改善成形条件，提高冷却效果。

7.由于弹性体是固体，因此在成形中不会产生泄漏，在成形后也不会和制成品发生粘结，故无需密封，也无需增加隔板，故模具结构简单。