本发明专利技术公开了一种板料超塑成形加工方法及超塑气压加载装置，属于板料超塑成形加工技术领域，该方法及气压加载装置的特征在：板料超塑变形始终控制在最佳应变速率及最佳应变速率范围附近，充分发挥材料的超塑性能，改善成形零件的壁厚均匀性，提高成形零件的使用性能。本发明专利技术的气压加载装置，包括控制系统、上模气压加载系统、下模气压加载系统和上下模抽真空系统，采用本发明专利技术的超塑成形加工方法及气压加载装置，能够进行高温合金、钛合金、铝合金、镁合金、金属基复合材料、金属间化合物等板料的超塑成形、背压成形、正反成形工艺，成形复杂零件外形。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种板料超塑成形加工方法及该方法用的超塑成形气压加载装置。
技术介绍
超塑成形是一种制造难加工材料零件和复杂结构件的精密成形工艺。超塑成形 中，模腔内材料的变形依赖于板料厚度变薄。对复杂深腔类零件，成形过程中板料各点的应 力状态均不相同且随时间变化，导致成形零件壁厚均匀性差。最后贴模部位的变形程度过 大，内部孔洞分数高，降低了成形零件的使用性能。改善成形件壁厚均匀性是人们关注的重 点之一。改善成形零件壁厚均匀性的技术措施有将变形集中部位的应变速率控制在最佳 应变速率范围内，正反成形等。 对铝合金、金属基复合材料等容易在超塑成形中产生孔洞的材料，通过施加约 0. 7 o s的背压，在材料中建立起静水压力，可以有效地抑制孔洞的萌生和发展，能够提高成 形零件的使用性能。 超塑成形工艺均需要超塑气压加载装置才能实现。早期，超塑气压加载装置依赖 人工断续地控制阀门的开度，这必然会使应变速率偏离最佳范围。美国C. H. Hamilton研制 成功单片机控制的气压加载系统，成形气压可以按简单力学分析获得的压力P-时间t曲线 连续调节，控制精度大为提高，操作较为方便，但是，单片机控制的气压加载系统尚不能进 行背压成形和正反成形。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种超塑成形加工方法及该方法用的超塑成 形气压加载装置，能够实现背压成形、正反成形。 为解决上述技术问题，本专利技术的一种板料超塑成形加工方法，其特征在于包括以 下步骤 (1)制作模具，根据模具材料与板料线膨胀系数差值确定縮放系数，保证成形零件 为所需的尺寸； (2)建立模型，利用商用有限元分析软件，获得压力p-时间t曲线，保证超塑成形 在最佳应变速率附近； (3)模具温度加热至板料开始氧化、吸氢的温度前，自动进行吹氩抽真空，循环3 次，清洗管路和模具型腔； (4)模具达到成形温度，按压力p-时间t曲线自动对毛坯板料施加气压； (5)超塑成形结束后，自动排气泄压，模具和成形零件随炉冷却，达到出模温度，开模取零件。 所述的吹氩压力为0. 1 0. 5MPa，开始吹氩抽真空的模具温度与出模取件模具温 度为200 550°C。 —种板料超塑成形加工方法用超塑成形气压加载装置，其特征在于包括控制系下模气压加载系统和上下模抽真空系统，所述的控制系统由工业PC 和PLC组成，工业PC发出依照压力p-时间t曲线的动态指令，由PLC执行指令并控制上 模气压加载系统、下模气压加载系统和上下模抽真空系统的通断。所述的上模气压加载系 统连接在上模进口端，包括气源、伺服单元、压力变送器，所述的伺服单元根据控制系统的 PLC发出的指令，将气源中的气体按指定的压力经压力变送器送到上模中，所述的压力变送 器将管路中压力信号转换为电信号并反馈PLC，由PLC根据管路中的压力控制伺服单元动 作。所述的下模气压加载系统连接在下模进口端，包括气源、伺服单元、压力变送器，所述的 伺服单元根据控制系统的PLC发出的指令，将气源中的气体按指定的压力经压力变送器送 到下模中，所述的压力变送器将管路中压力信号转换为电信号并反馈PLC，由PLC根据管路 中的压力控制伺服单元动作。所述的伺服单元是针阀，其驱动源是电动执行机构或步进电 机。所述的压力变送器连有缓冲气瓶，所述的压力变送器连有缓冲气瓶，用于缓冲和稳定管 路中的压力。所述的上下模抽真空系统包括电磁阀、真空计、真空泵，所述的电磁阀连于上 模出气端，所述的电磁阀连于下模出气端，电磁阀与真空计和真空泵相连，电磁阀通过堵头 与真空计和真空泵相连，电磁阀根据控制系统的PLC发出的指令打开或关断管路，真空计 用于测量管路中真空情况，真空泵用于抽真空，所述的上模的进气端和出气端连有差压表， 下模的进气端和出气端连有差压表。 本专利技术相比于现有技术具有如下积极效果。本专利技术的一种板料超塑成形加工方法 能够实现背压成形、正反成形，该方法用的超塑成形气压加载装置，能够将板料超塑成形控 制在最佳应变速率附近，充分发挥材料的超塑性能，改善成形零件的壁厚分布，提高成形零 件的使用性能。附图说明 图1是本专利技术的一种板料超塑成形加工方法用的超塑成形气压加载装置原理图。 图2是本专利技术的一种板料超塑成形加工方法的背压成形方法示意图。 图3是本专利技术的一种板料超塑成形加工方法的正反成形方法示意图。 附图中1气源，2和11伺服单元，3和13压力变送器，4和12缓冲气瓶，5、9、14和17电磁阀，6和15差压表，7上模，8板料，10气源，16下模，18堵头，19真空计，20真空泵。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但并不因此将本专利技术限制在所述的 实施范围之中。 图1是本专利技术的一种板料超塑成形加工方法用的超塑成形气压加载装置原理图， 包括控制系统、上模气压加载系统、下模气压加载系统和上下模抽真空系统，所述的控制系 统由工业PC和PLC组成，PLC是工控机，工业PC发出依照压力p-时间t曲线的动态压力 P指令，由PLC执行指令并控制上模气压加载系统、下模气压加载系统和上下模抽真空系统 的通断。所述的上模气压加载系统连接在上模进口端A，包括气源1、伺服单元2、压力变送 器3，所述的伺服单元2根据控制系统的PLC发出的指令，将气源1中的气体按指定的压力 经压力变送器3送到上模7中，所述的压力变送器3将管路中压力信号转换为电信号并反 馈PLC，由PLC根据管路中的压力控制伺服单元2动作。所述的下模气压加载系统连接在下5模进口端A'，包括气源10、伺服单元11、压力变送器13，所述的伺服单元11根据控制系统 的PLC发出的指令，将气源10中的气体按指定的压力经压力变送器13送到下模16中，所 述的压力变送器13将管路中压力信号转换为电信号并反馈PLC，由PLC根据管路中的压力 控制伺服单元11动作。所述的伺服单元2和11是针阀，其驱动源是电动执行机构或步进 电机。所述的压力变送器3连有缓冲气瓶4，所述的压力变送器13连有缓冲气瓶12，用于 缓冲和稳定管路中的压力。所述的上下模抽真空系统包括电磁阀5、9、14和17、真空计19、 真空泵20，所述的电磁阀5连于上模进气端A，所述的电磁阀14连于下模进气端A'，所述 的电磁阀9连于上模出气端B，所述的电磁阀17连于下模出气端B'，电磁阀9与真空计19 和真空泵20相连，电磁阀17通过堵头18与真空计19和真空泵20相连，电磁阀5、9、 14和 17根据控制系统的PLC发出的指令打开或关断管路，真空计19用于测量管路中真空情况， 真空泵20用于抽真空，所述的上模7的进气端A和出气端B连有差压表6，下模的进气端 A'和出气端B'连有差压表15。除气源1、气源10与真空泵20夕卜，其余元器件全部安装在 一个控制柜的内部与面板上。采用绝压式压力变送器，压力变送器3的量程为0 12MPa， 压力变送器3的量程为0 5MPa。采用紫铜管和快速接头或扩口接头连接形成管路。采用 的差压表耐压15MPa，其量程为0 0. lMPa。 图2是本专利技术的一种板料超塑成形加工方法的背压成形方法示意图。本专利技术的一 种板料超塑成形加工方法，包括以下步骤 (1)制作模具，根据模具材料与板料线膨胀系数差值确定縮放系数，保证成形零件 为所需的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种板料超塑成形加工方法，其特征在于包括以下步骤：（１）制作模具，根据模具材料与板料线膨胀系数差值确定缩放系数，保证成形零件为所需的尺寸；（２）建立模型，利用商用有限元分析软件，获得压力ｐ－时间ｔ曲线，保证超塑成形在最佳应变速率附近；（３）模具温度加热至板料开始氧化、吸氢的温度前，自动进行吹氩抽真空，循环３次，清洗管路和模具型腔；（４）模具达到成形温度，按压力ｐ－时间ｔ曲线自动对毛坯板料施加气压；（５）超塑成形结束后，自动排气泄压，模具和成形零件随炉冷却，达到出模温度，开模取零件。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：童国权，李光俊，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
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