一种金属板材成形方法.pdf

本发明涉及一种金属板材充液拉深成形方法，属于板材成形技术领域。首先把成形板材两面分别帖上一层辅助成形板材，三层板材叠放在凹模表面上，压边圈将三层板材四周压住；凹模中有液室，用液压泵向其中充液体以增压，凸模穿过压边圈中间的空洞向下运动，把三层板材同时压向凹模中，板材之间由于压力的作用相互接触，同时发生变形，使金属板材成形。在成形镁合金等材料产品的同时，可以获得相同形状的其他材质的副产品。本发明改善成形板材的成形条件，即通过在成形板材上下两面加上辅助成形板材的方法，改变成形板材所受摩擦力的方向，使成形板材金属容易往变形区流动，有效缓解成形板材在变形区的减薄，并可避免模具角部对成形板材表面的划伤。

权利要求书
1、  一种金属板材成形方法，其特征在于：首先把成形板材两面分别帖上一层辅助成形板材，三层板材叠放在凹模表面上，压边圈将三层板材四周压住；凹模中有液室，用液压泵向液室中充液体以增压，凸模穿过压边圈中间的空洞向下运动，把三层板材同时压向凹模中，板材之间由于压力的作用相互接触，同时发生变形，使金属板材成形。

2、  按照权利要求1所述的金属板材成形方法，其特征在于：辅助成形板材是比成形板材塑性相对好一些的材料。

3、  按照权利要求1所述的金属板材成形方法，其特征在于：辅助成形板材的材料为碳钢、不锈钢或铝合金，厚度范围为0.5mm～2mm。

4、  按照权利要求1所述的金属板材成形方法，其特征在于：夹在辅助成形板材之间的成形板材材质为镁合金或铝合金，厚度范围为0.5mm～2mm。

5、  按照权利要求1所述的金属板材成形方法，其特征在于：成形前，先用液压泵向其中充满液体，然后把模具的凸模、凹模和压边圈以及板材、凹模液室中的液体一起加热到170～300℃；成形开始时，在继续加热以保持温度的条件下，液压泵继续往液室注入液体以增压。

6、  按照权利要求5所述的金属板材成形方法，其特征在于：模具、板材以及液室里的液体由加热棒加热。

说明书一种金属板材成形方法
技术领域
本发明涉及一种金属板材充液拉深成形方法，属于板材成形技术领域。
背景技术
镁合金是实际工程应用中最轻的金属结构材料之一，而且镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、抗震减震能力强、耐磨性好、导热性优、电磁屏蔽效果优异以及良好的切削性能和回收性能，成为电子、电器、汽车、交通、航空、航天等行业的重要新型原材料。特别是在3C(computer，communication，consumerelectronics)产业，镁合金板材近年来正面临着由小批量向大规模生产应用发展阶段，板材作为生产电子产品壳体的生产原料将越来越受到重视。
由于镁为密排六方结构，使它在室温下塑性较差，塑性加工性能不佳，这是造成目前镁合金塑性加工困难，成形方法较少的主要原因。与其它传统金属相比，镁合金塑性成形方面的研究还远远不够成熟，到目前为止，目前镁合金产品90％以上为压铸技术生产出来的。而塑性加工技术则有很大的优势，变形镁合金比铸造镁合金具有更高的强度和塑性，可以满足不同场合结构件的使用要求，尤其是在3C电子器材领域，采用镁合金板材冲压笔记本电脑、手机外壳等与相应的压铸件产品相比，具有壁薄、表面质量高、生产率高、生产成本低等优势。
金属薄板主要以冲压件形式获得应用，各种壳形零件绝大部分用冲压成形。充液拉深(Hydrodynamic Deep Drawing)是液压技术与板材冲压成形技术相结合发展而来的一种先进加工技术，并已成为板材成形的重要手段；如图1所示，在拉深模的凹模2中的液室4内充以一定压力的液体，凸模3在压下时，凹模中的液体产生压力P使板材b紧贴在凸模3上，增大板材与刚性凸模之间的有益摩擦力，并在板材与凹模之间建立起流体润滑，从而可以获得较高的拉深比、尺寸精度和表面质量，提高生产效率，减少传统拉深时板材缺陷的生成。
但是，在板材冲压成形或充液拉深成形过程中，特别是塑性较差的金属板材(如镁合金和铝合金等)成形时，往往会出现板材局部过度减薄或破裂现象。破裂多发生在凸模角部(如图1中I)和成形区(如图1中∏)。过度减薄或破裂主要是由于压边圈(如图1中1)和凹模(如图1中2)对板材的摩擦力f与金属流动方向相反，导致金属往变形区流动不畅造成。
另外，据相关文献报道，镁合金在较高温度下，如温度在170℃～400℃时，塑性有很大程度的提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属板材成形方法，解决的问题：克服现有技术的不足，改善成形板材的成形条件，即通过在成形板材上下两面加上辅助成形板材的方法，改变成形板材所受摩擦力的方向，使成形板材金属容易往变形区流动，有效缓解成形板材在变形区的减薄，并可避免模具角部对成形板材表面的划伤。
本发明的技术解决方案：
一种板材成形方法，首先把成形板材两面分别帖上一层辅助成形板材，三层板材叠放在凹模表面上，板材之间不做处理，压边圈将三层板材四周压住；凹模中有液室，成形前先用液压泵向其中充满液体，然后用加热棒把模具(包括凸模、凹模和压边圈)和板材以及凹模液室中的液体一起加热到170～300℃；成形开始时，在加热棒继续加热以保持温度的条件下，液压泵继续往液室注入液体以增压，凸模穿过压边圈中间的空洞向下运动，把三层板材同时压向凹模中，板材之间由于压力的作用相互接触，同时发生变形。
其中，辅助成形板材是比成形板材塑性相对好一些的材料(如不锈钢等)，它们之间的厚度可以不同。在成形镁合金等材料产品的同时，可以获得相同形状的其他材质的副产品。
本发明中，辅助成形板材的材料为碳钢、不锈钢或铝合金，厚度范围为0.5mm～2mm。
本发明中，夹在辅助成形板材之间的成形板材材质为镁合金或铝合金，厚度范围为0.5mm～2mm。
本发明与现有技术相比的优点在于：
利用上下两层辅助成形板材，改变成形板材所受摩擦力的方向，促进金属流动；利用加热棒把模具(包括凸模、凹模和压边圈)、板材和传压介质加热，提高板材塑性。没有辅助成形板材时，凹模与压边圈对成形板材的摩擦力方向(如图1所示)与成形板材金属流动方向相反，摩擦力在板材成形过程中阻碍板材金属的流动，不利于成形；在成形板材两面加上辅助成形板材以后，由于辅助成形板材和成形板材同时在成形，辅助成形板材金属的流动方向与成形板材一致，辅助成形板材对成形板材的摩擦力方向(如图2所示)与金属流动方向一致，摩擦力在板材成形过程中促进板材金属的流动，有利于成形，可有效缓解成形板材在变形区的减薄，并可避免模具角部对成形板材表面的划伤。而且一次成形过程可以得到两种或三种不同材质和壁厚的成形产品。
附图说明
图1为常见的板材充液拉深成形原理图。
图2是本发明提出的板材成形方法原理图。
图中，1压边圈；2凹模；3凸模；4液室；5加热棒。
具体实施方式
如图2所示，用来成形的模具包括压边圈1、凹模2和凸模3，凹模2中有液室4，其中充有良好流动特性的液体如各种矿物油、植物油、食用油、水和乳化液等。
当加工零件时，首先把成形板材b和辅助成形板材a和c按a、b、c的顺序叠放在一起(板材之间不用做处理，各层板材之间壁厚可以不同，上下辅助成形板材材质可以不同；本实施例中，板材a材质为不锈钢，厚度为0.6mm；板材b材质为镁合金，厚度为0.7mm；板材c材质为不锈钢，厚度为0.6mm)，放在凹模2上，用压边圈把三层板材四周压紧，防止成形过程中板材起皱并密封液室4；成形前，先用液压泵向其中充满液体，然后用压边圈和凹模内的加热棒5把模具(包括凸模3、凹模2和压边圈1)和板材以及凹模液室中的液体一起加热到220℃；成形开始时，在加热棒5继续加热以保持温度的条件下，液压泵继续往液室注入液体以增压，以建立成形所需的压力P，压力P的大小根据具体工艺需要而定；施加作用力F使凸模向下运动把三层板材同时压向凹模2中。由于辅助成形板材和成形板材同时在成形，辅助成形板材金属的流动方向与成形板材一致，辅助成形板材对成形板材的摩擦力f方向与金属流动方向一致，液室4中液体的压力使板材紧贴凸模3的表面，可提高板材成形性能。
本实施例一次成形过程可以得到2种不同材质和壁厚的成形产品，各产品的性能指标均能满足实用要求。