[发明专利]一种板材半固态气压触变成形方法

说明书

一种板材半固态气压触变成形方法，本发明涉及金属板材成形的工艺方法。本发明要解决现有板材加工方法存在板材的屈服强度及厚度不宜过高，无法应用于塑性较差的材料，且不适于形成复杂形状的零件，成形设备吨位大的问题。方法：一、将板材置于成形模具的型腔中并合模密封；二、加热板材至半固态温度保温；三、持续向板材上部注入高压气体，直至板材贴合下模具的型腔壁上；四、停止板材加热，排出气体；五、打开成形模具，从型腔中取出成形后的板材，即完成一种板材半固态气压触变成形方法。本发明用于板材半固态气压触变成形。

技术领域

本发明涉及金属板材成形的工艺方法，尤其涉及利用金属板材半固态特性的气压触变成形方法。

背景技术

金属板材的成形和加工在航空、航天、汽车、船舶及民用工业中占有相当重的比例。因此，提高金属板材的成形技术和制造水平是一个具有普遍意义的大课题，其核心集中体现在如何简化设计、提高质量、缩短周期和降低成本上。

目前板材成形的工艺方法主要是塑性加工方法，通过板材在常温或者高温下的固态塑性变形获得所需零件形状，如液体、固体或者气体内高压成形、电磁成形、超塑性成形等等。这些成形工艺方法针对板材的成形具有局限性，即板材的屈服强度不宜过高，否则这些固态塑性变形工艺难以实施或者造成材料无法充满型腔的现象，为克服上述情况采用的方法主要有：板材的厚度不超过5mm、板材进行前期退火处理来降低变形抗力、增加内高压成形设备吨位等等，但效果有限。

半固态金属加工技术是利用半固态金属相当低的剪切应力以及很好的流动性的特点，将这种既非完全液态，又非固态的金属加工成形的一种新型加工方法。半固态金属加工技术的成形工艺路线通常有两条：一条是经搅拌获得的半固态金属浆料，在保持其半固态温度的条件下直接进行半固态加工，通常被称为流变铸造；另一条是将半固态浆料冷却凝固成坯料后，根据产品尺寸下料，再重新加热到半固态温度，然后进行成形加工，这称为触变成形。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有板材加工方法存在板材的屈服强度及厚度不宜过高，无法应用于塑性较差的材料，且不适于形成复杂形状的零件，成形设备吨位大的问题，因而提供一种板材半固态气压触变成形方法。

一种板材半固态气压触变成形方法是按以下步骤进行：

步骤一、将板材置于上模具与下模具之间的型腔中并闭合模具，关闭成形模具的气体注入口及气体输出口的阀门，使成形模具的型腔内处于密封状态；

步骤二、利用置于上模具型腔内的电感加热线圈对板材进行加热至半固态温度，并利用下模具中的加热线圈对下模具进行加热，保持板材一直处于半固态温度下，且板材内部的固相体积百分含量为75％～90％；

步骤三、通过气体注入口持续向板材与上模具之间的型腔中注入90MPa～150MPa的气体，直至板材下表面贴合至下模具的型腔壁上；

步骤四、停止对板材和下模具的加热，同时打开气体输出口的阀门，使气体排出；

步骤五、打开成形模具，从型腔中取出成形后的板材零件，即完成板材半固态气压触变成形方法。

本发明的有益效果是：

1、因半固态材料的低屈服强度，因而本方法可以实现较厚的板材(5mm～10mm)以及某些难变形板材的成形，如钛合金板材或镁合金板材；

2、因半固态材料的固液共存状态，使材料具有较强的流动性以及充填性，因而该工艺方法可以实现形状复杂板材零件的成形；

3、成形过程中，材料的变形抗力降低，因而所需吨位较低，设备投资较低。

4、成形后的板材能很好的贴合模具，避免了常规固态变形形成的回弹现象，成品率达到90％以上。

附图说明