一种壁板蠕变时效成形的方法和预压模具技术

本发明专利技术公开了一种壁板蠕变时效成形的方法和预压模具,首先将预压模具设置在热成形机床的工作台上，然后将壁板坯料置于预压模具的放料平台上，使得预压模具合模；接着在保压状态下提供壁板蠕变时效所需的温度，并保持该温度超过预设的时间阈值；最后待温度降温至不高于60℃时，取出壁板件。预压模具采用压力机加载，载荷均匀，速率快，尤其适合大尺寸、大曲率壁板的快速压制成形。本发明专利技术突破了现有的蠕变时效成形必须依托于热压罐加压加热的限制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制造
，尤其涉及一种壁板蠕变时效成形的方法和预压模具。
技术介绍
蠕变时效成形技术是一种将蠕变成形与时效强化相结合的金属成形工艺。该工艺具有成形过程简单，重复性好，成形件性能高的特点，在航空航天领域具有广阔前景。蠕变时效成形技术已经得到了深入的研究，如国家专利局已公开的专利号为CN 102925826 A的一种基于热压罐的整体壁板蠕变时效成形工装和专利号为CN 103691793 A的一种基于热压罐的可时效强化铝合金整体壁板一次成型方法。但是这些蠕变时效成形方法必须结合热压罐使用，适应性差。专利号为CN 102266887 A的一种型板式机械加载蠕变时效成形装置和专利号为CN102218472 A的复杂双曲率蠕变时效成形装置。但是这些蠕变时效成形装置采用螺钉加载方式，在进行大尺寸，大曲率壁板件的蠕变时效成形时，压制成形过程速率慢且容易在壁板件表面产生触点压痕，降低了成形速率与质量。随着本国研究制造水平的提高，国内已经研制出热成形机床。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中蠕变时效成形必须依托于热压罐和进行大尺寸，大曲率壁板件的压制成形时速率慢、质量差的问题，提供一种壁板蠕变时效成形的方法和预压模具。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种壁板蠕变时效成形的方法,包含以下具体步骤：步骤1)，将预压模具设置在热成形机床的工作台上；步骤2)，将壁板坯料置于预压模具的放料平台上，利用热成形机床的压力机使得预压模具合模，完成壁板坯料的预压成形；步骤3)，热成形机床的压力机持续保压状态下，在热成形机床内提供壁板蠕变时效所需的温度，并保持该温度超过预设的时间阈值，完成壁板坯料的蠕变时效成形；步骤4)，将热成形机床内的温度降温至不高于60℃，取出壁板件。作为本专利技术一种壁板蠕变时效成形的方法进一步的优化方案，所述热成形机床能够提供的使用温度不低于300℃，工作载荷不小于50KN。作为本专利技术一种壁板蠕变时效成形的方法进一步的优化方案，所述壁板坯料为能够进行时效强化的铝合金，厚度为1～80mm。作为本专利技术一种壁板蠕变时效成形的方法进一步的优化方案，所述蠕变时效所需的温度为160～210℃，预设的时间阈值的范围为15～24h。本专利技术还公开了一种壁板蠕变时效成形的预压模具，包含上垫板、上固定板、下固定板、下垫板、若干上卡板、以及若干数量与上卡板相同的下卡板；所示上固定板和上垫板之间、下固定板和下垫板之间均通过若干销钉和螺栓定位固定；所述上卡板的顶部与上固定板固定连接；所述下卡板设置在其对应的上卡板下，底部与下固定板固定连接；所述上卡板、下卡板上设有相互配合的工作型面，且各个下卡板的顶部构成放料平台。作为壁板蠕变时效成形的预压模具进一步的优化方案，上卡板和下卡板的厚度值均不小于40mm，制造材料与壁板坯料相同。作为壁板蠕变时效成形的预压模具进一步的优化方案，各个上卡板之间设有一个支撑杆，穿过各个上卡板且与各个上卡板固定相连。作为壁板蠕变时效成形的预压模具进一步的优化方案，各个下卡板的两侧分别设有一个支撑板，和各个下卡板固定相连。作为壁板蠕变时效成形的预压模具进一步的优化方案，所述上卡板和下卡板的工作型面按照迭代计算型面加工制造，型面精度为±0.05mm，粗糙度为Ra1.6。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1.突破了现有的蠕变时效成形必须依托于热压罐加压加热的限制；2.预压模具采用压力机加载，载荷均匀，载荷大，速率快，实现了大尺寸、大曲率壁板件的快速压制成形；3.预压模具可以根据待成形壁板所需的型面更换相应的卡板，通用性强；4.预压模具的若干上卡板、若干下卡板的工作型面与壁板坯料为面接触，热膨胀系数相同，提高了成形件的表面质量；5.预压模具的基本结构为栅格式，使成形件受热更为均匀。附图说明图1是本专利技术的蠕变时效成形状态示意图；图2是本专利技术的预压模具示意图；图3是本专利技术所述的变偏差调节算法示意图。图中，1-热成形机床，2-压力机，3-预压模具，4-壁板坯料，301-上垫板，302-上固定板，303-支撑杆，304-下卡板，305-下固定板，306-螺栓，307-销钉，308-下垫板，309-支
撑板，310-上卡板。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：如图1和图2所示，本专利技术公开了一种壁板蠕变时效成形的预压模具，包含上垫板、上固定板、下固定板、下垫板、若干上卡板、以及若干数量与上卡板相同的下卡板；所示上固定板和上垫板之间、下固定板和下垫板之间均通过若干销钉和螺栓定位固定；所述上卡板的顶部与上固定板固定连接；所述下卡板设置在其对应的上卡板下，底部与下固定板固定连接；所述上卡板、下卡板上设有相互配合的工作型面，且各个下卡板的顶部构成放料平台。上卡板的厚度值不小于40mm，制造材料与壁板坯料相同。为保持纵向刚度，各个上卡板之间设有一个支撑杆，穿过各个上卡板且与各个上卡板固定相连。下卡板的厚度值不小于40mm，制造材料与壁板坯料相同。为保持纵向刚度，各个下卡板的两侧分别设有一个支撑板，和各个下卡板固定相连。作为预压模具的核心部件，若干上卡板和若干下卡板的工作型面按照迭代计算型面加工制造，型面精度为±0.05mm，粗糙度为Ra1.6。迭代计算型面采用ABAQUS/CREEP子程序按变偏差逆推调节算法计算所得。其中ABAQUS/CREEP子程序的本构模型为：ε＝A(σ-σ0)n(tm＋Bt＋C)式中，ε为应变，σ为应力，t为时间，A、B、C、m、n、σ0为材料常数。材料常数通过拟合壁板材料的单轴蠕变拉伸试验数据得到。变偏差调节算法如图3所示，具体步骤如下：设置成形件的目标形状为初始型面S0，坯料加载贴模于初始型面S0。蠕变时效成形卸载后，坯料回弹至位置在初始型面上选取一系列逆推点A、B….。以A点为例加以说明，坯料上与A点相吻合的点在卸载后的回弹值为EA，将EA乘以变调节系数K反加至A点，使型面“过弯”至S1(A)。以此方法逆推B、C…N点，由逆推后得到的一系列新点构成的面为新的型面位置。重新加载至新的型面S1，卸载。计算坯料回弹后与初始型面S0的回弹值。以此迭代计算直到误差率符合要求。调节公式为：En(N)=S0(N)-Sn-1·(N)Sn+1(N)=Sn(N)+KEn(N)]]>式中，S0(N)为初始型面N点处位置坐标；En(N)为S0(N)与的偏差；为n-1次变偏差调节回弹后板料上对应N点处的位置坐标；Sn(N)为n次变偏差调节后型面上对应N点处的位置坐标；K为偏差调节系数，根据误差率β％选取K(β)={250≤β1.515≤β<501β<15.]]>壁板蠕变时效成形方法的具体步骤如下：步骤1)，将预压模具设置在热成形机床的工作台上；步骤2)，将壁板坯料置于预压模具的放料平台上，利用热成形机床的压力机使得预压模具合模，完成壁板坯料的预压成形；步骤3)，热成形机床的压力机持续保压状态下，在热成形机床内提供壁板蠕变时效所需的温度，并保持该温度超过预设的时间阈值，完成壁板坯料的蠕变时效成形；步骤4)，将热成形机床内的温度降温至不高于60℃，取出壁板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种壁板蠕变时效成形的方法,其特征在于，包含以下具体步骤：步骤1），将预压模具设置在热成形机床的工作台上；步骤2），将壁板坯料置于预压模具的放料平台上，利用热成形机床的压力机使得预压模具合模，完成壁板坯料的预压成形；步骤3），热成形机床的压力机持续保压状态下，在热成形机床内提供壁板蠕变时效所需的温度，并保持该温度超过预设的时间阈值，完成壁板坯料的蠕变时效成形；步骤4），将热成形机床内的温度降温至不高于60℃，取出壁板件。

【技术特征摘要】
1. 一种壁板蠕变时效成形的方法,其特征在于，包含以下具体步骤：步骤1），将预压模具设置在热成形机床的工作台上；步骤2），将壁板坯料置于预压模具的放料平台上，利用热成形机床的压力机使得预压模具合模，完成壁板坯料的预压成形；步骤3），热成形机床的压力机持续保压状态下，在热成形机床内提供壁板蠕变时效所需的温度，并保持该温度超过预设的时间阈值，完成壁板坯料的蠕变时效成形；步骤4），将热成形机床内的温度降温至不高于60℃，取出壁板件。2. 根据权利要求1所述的壁板蠕变时效成形的方法，其特征在于，所述热成形机床能够提供的使用温度不低于300℃，工作载荷不小于50KN。3. 根据权利要求1所述的壁板蠕变时效成形的方法，其特征在于，所述壁板坯料为能够进行时效强化的铝合金，厚度为1~80mm。4. 根据权利要求1所述的壁板蠕变时效成形的方法，其特征在于，所述蠕变时效所需的温度为160～210℃，预设的时间阈值的范围为15～24h。5. 一种壁板蠕变时效成形的预压模具，其特征在于，包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：童国权，马振武，王石川，陈峰，崔保金，何泽洲，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32