[发明专利]一种板材充气背压作用下的正向拉深-背向胀形复合超塑成形装置及其方法

说明书

一种板材充气背压作用下的正向拉深‑背向胀形复合超塑成形装置及其方法，它涉及一种超塑成型装置及其方法。本发明的目的是要解决传统超塑成形技术在成形高径比较大的零件过程中会由于零件壁不断减薄而发生破裂，无法成形出高径比较大的零件的问题。装置包括凸模、压力圈、凹模和充气孔。方法：一、模具装配；二、升温；三、设置凸模的下行速度及向待成型板材施加的压力、设置压力圈向待成型板材施加压力；四、启动凸模和压力圈，向凹模腔中通入气体，得到成型零件。本发明可获得一种板材充气背压作用下的正向拉深‑背向胀形复合超塑成形方法。

技术领域

本发明涉及一种超塑成型装置及其方法。

背景技术

传统板材超塑成形主要通过高温下低应变速率的气压胀形获得形状，由于应力状态主要为双向拉应力，因此必然存在成形过程中的减薄现象，对于一般高径比较小的零件，可以实现一次成形出复杂形状，其厚度分布也可通过减薄的次序进行控制，如正反向气胀成形，板料预减薄等方法。但是对于高径比较大的零件，板材变形区在变形过程中会由于不断减薄而发生破裂，单纯的超塑气胀成形则完全无法满足成形需求，如说明书附图图1所示，图1为传统超塑成型的流程示意图，利用传统超塑成型装置及方法成型的成型零件如说明书附图图2所示。从图2可知，传统板材超塑成形方法无法成型出高径比较大的零件，板材变形区在变形过程中会由于不断减薄而发生破裂，因此，现有超塑成形零件的高径比最大不超过1，且厚度分布差异较大。

发明内容

本发明的目的是要解决传统超塑成形技术在成形高径比较大的零件过程中会由于零件壁不断减薄而发生破裂，无法成形出高径比较大的零件的问题，而提供一种板材充气背压作用下的正向拉深-背向胀形复合超塑成形装置及其方法。

一种板材充气背压作用下的正向拉深-背向胀形复合超塑成形装置包括凸模、压力圈、凹模和充气孔；

所述的凹模内部设有凹模腔和充气孔，凹模腔的底端与充气孔相连通；

所述的凹模的上方设有凸模和压力圈；凸模置于压力圈内部，凸模与凹模的中轴线重合，且凸模可与凹模腔合模；

所述的压力圈的内径与凹模腔顶端的内壁横切面的直径相等；

待成型板材置于凸模、压力圈和凹模形成的空隙中。

一种板材充气背压作用下的正向拉深-背向胀形复合超塑成形方法是利用一种板材充气背压作用下的正向拉深-背向胀形复合超塑成形装置完成的，具体是按以下步骤完成的：

一、模具装配：将凸模通过压板连接到双动压力机的内滑块上，使凸模可以上下移动；将压力圈通过压板连接到双动压力机的外滑块上，使压力圈可以上下移动；再将凹模通过压板固定在双动压力机的下平台上；

二、升温：将待成型板材置于凹模上，移动凸模和压力圈，使凸模和压力圈与待成型板材相接触；通过升温装置将凸模和凹模的温度升温至待成型板材的超塑成形温度；

步骤二中所述的待成型板材的超塑成形温度为0.5Tm～0.8Tm；Tm为待成型板材的熔点；

三、设置凸模的下行速度为5mm/min～20mm/min，向待成型板材施加的压力为0.2MPa～5MPa，再按照公式P＝nL_isσb计算后设置压力圈向待成型板材施加压力；

步骤三中所述的P＝nL_isσ_b中s为待成型板材的厚度，单位为mm，L_i为i时刻凸模沿凹模腔的中轴向凹模腔内运动时凸模下端面对应的凹模腔内壁横切面的周长，单位为mm；σ_b为待成型板材的抗拉强度；n为系数，取0.9～1.1；