[发明专利]一种板材磁流变软模差压成形装置及方法

说明书

本发明提供一种板材磁流变软模差压成形装置及方法，属于板材成形领域。该装置包括容框(4)、线圈(5)和介质仓(9)，容框(4)和介质仓(9)上、下对应设置，容框(4)和介质仓(9)外侧布置有线圈(5)，介质仓(9)底部设置有溢流口，溢流口连接有容积可变的溢流腔；介质仓(9)的内腔填充有Ⅰ型磁流变粘塑性材料，容框(4)的内腔填充有磁流变弹性材料或Ⅱ型磁流变粘塑性材料，Ⅰ型磁流变粘塑性材料在外加磁场下的流动应力提升幅度大于Ⅱ型磁流变粘塑性材料。该装置能在成形薄壁、局部小曲率半径零件时，有效避免局部壁厚过度减薄或破裂。

技术领域

本发明涉及一种板材磁流变软模差压成形装置及方法，属于板材成形技术领域。

背景技术

复杂形状薄壁壳体零件具有薄壁、局部小曲率半径等结构特征，该类零件可以实现特殊的零件功能、提高装备轻量化水平、提升装备性能，在航空、航天、汽车制造领域有着广泛应用。但是，在成形局部小曲率半径型面时，板材局部变形抗力大幅度增加，产生应力集中，容易造成局部过度减薄或破裂，严重影响此类零件的使用性能。

软模成形方法可以成形复杂形状，并能够在板材表面形成均匀分布的压力，有利于提高薄壁壳体零件的成形能力。同时，在板材成形过程中施加反向压力，即“背压”，可以改变板材的应力状态，抑制壁厚局部减薄的发展和扩大，从而提升薄壁壳体零件的成形能力和壁厚均匀性，背压越大，则板材受到的内部拉应力越小，越有利于缓解局部壁厚减薄。

然而，普通的软模成形方法，如橡胶成形、液压成形、液力拉深、热态气压成形等，通常只在单侧布置软模材料，且软模材料力学性能不可调节，无法针对板材变形不同阶段的应力状态，施加不同的成形压力和背压，难以适应此类薄壁、局部小曲率半径零件的成形。

磁流变材料的力学性能在外加磁场下实时可控，且响应迅速，使用磁流变材料作为传力介质和背压介质，则板材受到的成形压力和背压可以自由调控，例如授权公告号为CN102615164B的发明专利中公开的一种双侧加载磁流变液的板材软模成形方法，通过调节电流使磁流变液所在区域的磁场强度发生变化，使磁流变液的物态随板材成形过程而变化，进而使板材成形出所需形状，但是该方法在成形薄壁、局部小曲率半径零件时，会出现局部壁厚过度减薄或破裂的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种板材磁流变软模差压成形装置及方法，用以解决现有软模成形方法在成形薄壁、局部小曲率半径零件时，易出现局部壁厚过度减薄或破裂的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种板材磁流变软模差压成形装置，包括容框(4)、线圈(5)和介质仓(9)，容框(4)和介质仓(9)上、下对应设置，容框(4)和介质仓(9)外侧布置有线圈(5)，介质仓(9)底部设置有溢流口，溢流口连接有容积可变的溢流腔；介质仓(9)的内腔填充有Ⅰ型磁流变粘塑性材料，容框(4)的内腔填充有磁流变弹性材料或Ⅱ型磁流变粘塑性材料，所述Ⅰ型磁流变粘塑性材料在外加磁场下的流动应力提升幅度大于Ⅱ型磁流变粘塑性材料。