[发明专利]一种自阻加热渐进成形装置和成形方法

说明书

本发明公开了一种自阻加热渐进成形装置和成形方法，所述成形装置包括：待成形薄板、支撑模型、第一刚性工具头、绝缘连杆、导线、第二刚性工具头、可调柔性工具头组和低压大电流脉冲电源；待成形薄板固定在支撑模型上；绝缘连杆上依次安装有第一刚性工具头、可调柔性工具头组和第二刚性工具头；第一刚性工具头的加工端面和第二刚性工具头的加工端面分别位于待成形薄板上两相邻的加工区域上方与待成形薄板接触；第一刚性工具头和第二刚性工具头分别通过导线接入低压大电流脉冲电源的正极和负极，形成局部自阻加热回路。本发明利用钛合金材料在加热状态下的软化和蠕变性能，使其塑性提高，从而降低成形力和改善成形性，减少成形工序和零件的回弹。

技术领域

本发明涉及数控热渐进成形技术领域，特别是一种自阻加热渐进成形装置和成形方法。

背景技术

钛及钛合金材料不仅具有耐高温、耐腐蚀、比强度高、抗疲劳和使用温度范围宽等突出优点，而且钛的资源丰富，可循环利用。从20世纪50年代开始，由于航空航天技术的迫切需要，钛工业得到了迅速的发展，钛合金在航空航天、船舶、石油化工、电力、冶金、汽车以及日常生活中的应用也越来越广泛，被人们誉为“太空金属”、“海洋金属”和“陆地金属”，是重要的战略金属材料。

然而，钛合金在常温下屈强比大，所需成形力大，易开裂，因此钛和钛板的塑性变形范围十分窄小；而且，钛合金在常温下弹性模量也很小，因此钣金成形后回弹严重，不易贴模，成形困难。以上因素给钛合金常温下变形带来困难。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种自阻加热渐进成形装置和方法，利用钛合金材料在加热状态下的软化和蠕变性能，使其塑性提高，从而降低成形力和改善成形性，减少成形工序和零件的回弹。

本发明的技术解决方案是：

本发明公开了一种自阻加热渐进成形装置包括：待成形薄板、支撑模型、第一刚性工具头、绝缘连杆、导线、第二刚性工具头、可调柔性工具头组和低压大电流脉冲电源；

待成形薄板固定在支撑模型上；绝缘连杆上依次安装有第一刚性工具头、可调柔性工具头组和第二刚性工具头；第一刚性工具头的加工端面和第二刚性工具头的加工端面分别位于待成形薄板上两相邻的加工区域上方、且与待成形薄板接触；第一刚性工具头的底部和第二刚性工具头的底部分别通过导线接入低压大电流脉冲电源的正极和负极，形成局部自阻加热回路。

可选地，可调柔性工具头组，包括：N组柔性工具头和N组弹性元件；其中，各柔性工具头通过对应的弹性元件与绝缘连杆连接。

可选地，柔性工具头的头部结构采用一体式刚性结构或滚珠结构。

可选地，第一刚性工具头和第二刚性工具头内分别加工有第一冷却流道和第二冷却流道。

可选地，还包括：导管、温度控制系统和冷却控制系统；

第一冷却流道的入口端与冷却控制系统的输出端连接，第二冷却流道的出口端与冷却控制系统的输入端连接；第一冷却流道的出口端与第二冷却流道的入口端通过导管相互连通；温度控制系统和冷却控制系统之间通过导线连接。

可选地，还包括：第一红外热成像仪、第一绝缘支架、第二红外热成像仪和第二绝缘支架；其中，第一绝缘支架和第二绝缘支架分别设置在绝缘连杆的两端；第一红外热成像仪和第二红外热成像仪分别通过第一绝缘支架和第二绝缘支架连接；第一红外热成像仪和第二红外热成像仪通过导线与温度控制系统连接。

可选地，还包括：控制开关；其中，控制开关设置在第一刚性工具头的底部与低压大电流脉冲电源的正极连接的导线上。

可选地，第一刚性工具头和第二刚性工具头之间的间距D与第一刚性工具头的直径d₁和第二刚性工具头的直径d₂满足如下关系：D≤1.5(d₁+d₂)。