[实用新型]一种新型电流自阻加热的高应变速率超塑成形设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种超塑成形设备。

背景技术

超塑成形是一种制造板材、管材等薄壁类复杂形状零件的先进成形技术，具有成形力小、变形量大、无回弹及模具简单等一系列优点。但是传统的超塑成形因为应变速率比较低，一般在10^-3～10^-5s^-1之间，因此成形速度较慢，效率低，导致零件成形成本急剧升高，在批量制造上受到一定的限制。高应变速率超塑成形是近些年超塑成形领域比较重视的技术，应变速率一般在10^-2s^-1以上，对于超塑性能良好或变形量较小的零件，高应变速率超塑成形是一种可以大幅降低成本的方法。

超塑成形属于热成形范畴，成形温度一般在0.5～0.8Tm范围内，因此如何快速升温是超塑成形领域影响效率的一个主要因素。传统的电炉加热需要将超塑成形模具和成形材料一同加热，不仅浪费能源，而且降低了效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是要解决现有超塑成形设备的模具和成形材料一同加热，不仅浪费能源，而且降低效率的问题，而提供一种新型电流自阻加热的高应变速率超塑成形设备。

一种新型电流自阻加热的高应变速率超塑成形设备包括压力机滑块、陶瓷上模、压力机主缸、压力机上板、两个电极压紧弹簧、四根第一导线、温度控制柜、第二导线、两个压力机导轨、四个电极、红外测温仪、陶瓷下膜、压力机平台、垫块、两个电极支撑座、密封垫、管路、气压控制器和高压气瓶；

所述的压力机主缸的上端与压力机上板相连接，压力机主缸的下端与压力机滑块相连接；

所述的压力机滑块和压力机上板的两端分别与两个压力机导轨的两端滑动连接；压力机导轨的底端通过螺栓固定在压力机平台上；

所述的压力机滑块的下端面与陶瓷上模固定连接；

所述的温度控制柜包括电源和红外温度表；

所述的两个电极通过电极压紧弹簧分别与压力机滑块的下端相连接；且两个电极通过四根第一导线与电源的正负极连接；

所述的垫块设置在两个电极支撑座之间，且垫块和两个电极支撑座分别通过螺栓固定在压力机平台上；两个电极支撑座的顶端分别设有电极；

所述的陶瓷下膜设置在垫块上端，密封垫通过高温胶粘结在陶瓷下膜上端；

所述的陶瓷下膜内部设有气道；

所述的管路的一端与螺纹陶瓷下膜的气道相连接；管路的另一端与气压控制器的一端相连接，气压控制器的另一端与高压气瓶相连接；

所述的红外测温仪镶嵌在陶瓷下膜中；红外测温仪通过第二导线与温度控制柜的红外温度表相连接。

本实用新型的原理及优点：

一、本实用新型采用自阻加热快速升温成形材料，模具本身不升温，只对需要成形的坯料进行升温；同时为了防止电流散失，采用绝缘的ZrO₂陶瓷工装作为成形模具；

二、本实用新型是利用电流的焦耳热效应来快速加温成形的坯料，利用高压气体快速成形；

三、本实用新型进行板材超塑成形时，主要流程如下：压力机滑块带动陶瓷上模开模，电极打开，打开距离根据成形的坯料的厚度而定；打开距离为成形坯料厚度的2.5倍～4倍；成形的坯料置于四个电极之间，压力机主缸带动压力机滑块施加压力，陶瓷上模和陶瓷下膜夹紧成形的坯料，电极施加电流进行自阻加热，电流加载速度根据成形的坯料的成形温度而定，两者之间关系根据焦耳热效应计算公式获得，适当考虑热量散失因素；观察红外测温仪的显示温度，当温度到达成形的坯料的成形温度时，调整电流密度，进行保温；温度保温一段时间后，压力机主缸带动压力机滑块进一步加压，通过密封垫保持密封，再通过管路开始气压加载，气压加载速度根据成形的坯料变形区的面积计算；成形的坯料的成形结束贴模后，停止电流加载；压力机主缸带动压力机滑块上行，松开电极，陶瓷上模和陶瓷下膜打开，取出成形件，即完成超塑成形；本实用新型中的两个电极压紧弹簧可以实现压紧和松开两个动作；

四、本实用新型通过电流焦耳热效应提高成形的坯料的加热速度，通过高速气压加载提高成形速度，通过二者结合实现板材的快速超塑成形；快速超塑成形可以显著提高板材超塑成形效率，同时节约能耗，降低成本，是一种符合我国未来发展目标的高效率成形技术，本实用新型的开发将为快速超塑成形技术的发展提供可靠的加工平台；

五、本实用新型解决了现有超塑成形设备的模具和成形材料一同加热，不仅浪费能源，而且降低效率的问题。