大幅度提高超塑胀形速度的新方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN87104939.2

申请日:

1987.07.18

公开号:

CN1030712A

公开日:

1989.02.01

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

|||公开|||

IPC分类号:

B21D26/02

主分类号:

B21D26/02

申请人:

吉林工业大学

发明人:

宋玉泉

地址:

吉林省长春市斯大林大街114号

优先权:

专利代理机构:

机械工业部吉林工业大学专利事务所

代理人:

邵铭康;朱世林

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内容摘要

一种用于超塑性胀形的对向差压胀形方法提供了大幅度提高超塑胀形速度的新工艺,对于孔洞敏感性材料,只要反向压力P2,正反向压差满足本发明提出的关系式,其胀形成形速度比已有的单向压胀形提高10~100倍,而且对不均匀变薄情况有所改善。

权利要求书

1: 一种用于超塑性胀形的对向差压胀形方法,主要是经预热、压紧密封、吹塑(或气胀)成形工序,其特征在于吹塑(或气胀)采用对向差压胀形,即先调节减压阀(25)、(30)和节流阀(23)、(33),使正向压力与反向压力均为P 2 ,同时将定压排气阀(35)调到略大于P 2 的位置,然后再将节流阀(23)调到正向压力P 1 的位置。
2: 根据权利要求1所述的一种用于超塑性胀形的对向差胀形方法,其特征在于对向差压胀形应满足反向压力P 1 = 1/2 σ s ~σ s ,正向压力P 1 与反向压力P 2 之差为P 1 -P 2 = 1/3 σ s ~ 2/3 σ s (σ s 为最佳超塑性温度T s 下的流变应力)。

说明书


一种用于超塑性胀形的对向差压胀形方法是属于超塑性加工领域。

    结构超塑性合金在超塑性变形条件下,其变形应力很低(只有相同常规合金在同等条件下的十几分之一到几十分之一),延伸率甚高(由百分之几百到百分之几千)。而且几乎无弹复和应变硬化效应。这就可以在低吨位的设备上一次压力成形形状非常复杂的工件,而无需精整加工,因此,超塑性成形技术在现代工业中颇受重视。但是令人遗憾的是,要使合金获得超塑性,不仅需要对合金进行超塑性预处理,而且要在高温(合金熔点绝对温度的一半以上)和很低的应变速率(10-4~10-2秒-1)条件下方可实现。尤其是很低的应变速率,是影响超塑性加工向实用化和普遍化进展的主要障碍之一,也是国内外研究者所力图解决而未见显著成效的重要问题之一。

    超塑性胀形可用气胀或吹塑的成形技术加工形状复杂、尺寸精度高、表面光洁度好的薄壳另件,故在宇航、电器、仪表和家用器件的加工领域中应该具有广阔的前景。然而由于胀形处于双向受拉的不利应力状态,所以成形速度就要更低。

    为了提高超塑胀形速度,本发明人曾在材料科学与工程(MSE)国际杂志1986年第84期发表的“薄板超塑自由胀形的力学解析”和1987年第86期发表的“金属薄板超塑性胀形的工艺分析”两篇文章中提出超塑性地最佳加压规律。按此规律进行超塑自由胀形和充模胀形,可缩短成形时间 1/2 ~ 3/4 ,这与常规压力加工的速度相比,仍然太低,故在应用上仍然远不能满足要求。

    本发明的目的是为了大幅度提高超塑性胀形的速度,而采用与已有的超塑性胀形不同的加压方式以获得一种新的超塑性胀形方法。

    为实现上述目的,本发明提出如下技术方案:一种用于超塑性胀形的对向差压胀形方法,主要是经预热、压紧密封、吹塑(或气胀)成形工序,其特征在于吹塑(或气胀)采用对向差压胀形,即先调节减压阀(25)、(30)和节流阀(23)、(33),使正向压力与反向压力均为P2的位置,然后再将节流阀(23)调到正向压力P1的位置。

    其另一个特征在于对向差压胀形应满足反向压力P2= 1/2 σs~σs,正向压力P1与反向压力P2之差为P1-P2= 1/3 σs~ 2/3 σs(σs为最佳超塑性温度Ts下的流变应力)。

    为了详叙本发明上述方案,下面结合附图叙述如下:

    胀形成形装置如图1所示,它是由加热控温系统。压边密封系统、气压输送控制系统和测量系统组成。

    加热控温系统是为了按预定温度加热工件而设置的,它主要由上、下加热板(2)、(16),电热元件(3)、(15),DWK703三段式温度控制仪(7)和热电偶(9)组成。压边密封系统,是为了压紧工件并实现密封而设置的,它由压边筒(11)和压边半环或密封圈(12)组成。气压输送及控制系统,是为了按胀形要求提供正、反向压力P1、P2而设置的,它主要由贮气罐(28),调压阀(23)、(25)、(27)、(30)、(33)、(35)和气压管路(21)、(26)组成。测量系统是为监测气压而设置的,它由压力表(24)、(26)、(29)、(30),气压传感器(22)、(34)和函效记录仪(31)组成。

    在胀形开始前,先由拉伸实验得到超塑合金的最佳超塑性温度Ts及相应的流变应力σs。利用加热控温系统将炉膛温度升到材料的最佳超塑性温度,然后将坯料装入视件(1)的位置,同时开动压机压紧密封,保温5~10分钟使坯料热透并达到温度Ts,随之打开贮气罐总阀(27),同时调节减压阀(25)、(30)和节流阀(23)、(33),由函数记录仪(31)监视其正向和反向压力均为P2时,再把定压排气阀(35)调到略大于P2的位置,然后再将节流阀(23)调到正向压力P1的位置,即实现胀形。一次胀形完成后即将阀(23)、(33)关闭,下次胀形时,只要先将阀(23)、(33)、调到P2的位置,随之将阀(23)调到P1的位置即可。

    采用对向差压胀形方法超塑性成形加工的突出优点是可大幅度提高胀形速度。比较已有技术中所采用的单向加压胀形方法,可使孔洞敏感性超塑材料的胀形速度提高10~100倍,而且对不均匀变薄情况也相应有所改善。凡属孔洞敏感性的超塑性合金均适合本发明所提出的对向差压胀形方法,如锌基超塑合金、铝基超塑合金、铜基超塑合金、镍基超塑合金等。

    附图说明:

    图1为对向差压胀形装置示意图。

    图中(1)为试件,(2)、(6)为上、下加热板,(3)、(15)为电热元件,(4)为水冷板,(5)、(20)为上、下垫板,(6)、(8)为电源线,(7)为DWK703三段式温控制仪,(9)为热电偶,(10)为炉外壳,(11)为压边筒,(12)为压边半环或密封圈,(13)、(37)为绝热板,(14)、(38)为垫柱,(17)为保温材料,(18)为均热筒,(19)为反幅射隔热屏,(21)、(36)为正、反向气压管路,(22)、(34)为气压传感器,(23)、(33)为节流阀,(24)、(32)为低压表,(25)、(30)为减压阀,(26)、(29)为高压表,(27)为贮气罐总阀,(28)为贮气罐,(31)为函数记录仪,(35)为定压排气阀。

    实施本发明提出的对向差压胀形方法,仅以采用厚度为2mm的Zn-5Al-1Cu两种超塑性板材为例,其超塑温度分别为250℃和350℃,当反向压P2分别为29和26大气压时,胀形对向差压P1-P2分别为21和22大气压,实验结果表明,在相同胀形极限高度条件下,可比单向最佳恒压胀形的速度分别提高25倍和23倍,而且对不均匀变薄情况均有改善。

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一种用于超塑性胀形的对向差压胀形方法提供了大幅度提高超塑胀形速度的新工艺,对于孔洞敏感性材料,只要反向压力P2,正反向压差满足本发明提出的关系式,其胀形成形速度比已有的单向压胀形提高10100倍,而且对不均匀变薄情况有所改善。 。

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