电流辅助柔性压辊拉形钛合金的方法及压辊拉形的装置 - 专利探索者 - 佰腾专利检索

摘要:

电流辅助柔性压辊拉形钛合金的方法及压辊拉形的装置,它涉及一种压辊拉形钛合金的方法及压辊拉形的装置。本发明为了解决现有压辊拉形钛合金的加热效率低,导致整个生产工艺的低效率,不适应批量生产的问题。本发明的压辊拉形方法如下:选择1000A-20000A的电流;将待成形坯料的外边缘放置于电极与绝缘板之间,加压并通电加热,加热速度为5~20℃/s;通过红外测温仪测量待成形坯料的温度;当待成形坯料的温度达到700℃-930℃后,压边装置压紧待成形坯料的边缘;压辊装置向待成形坯料施压,最终完成塑性成形过程。压辊拉形的装置的提升油缸竖直安装在地面上,绝缘板固装在提升油缸的上端,两个电极的电极端均通过导线与电源连接。本发明用于钛合金的压辊拉形。 - 专利探索者 - 佰腾专利检索

申请号: CN201110107407.0 专利名称: 电流辅助柔性压辊拉形钛合金的方法及压辊拉形的装置 申请(专利权)人: [哈尔滨工业大学] 发明人: [王国峰, 刘博洋, 王长文, 郭晓云, 张凯锋, 杨波平] 其他信息:
< p > 一种电流辅助柔性压辊拉形钛合金的方法,其特征在于:压辊拉形钛合金的方法如 下: < /p > < p > 步骤一:根据待成形坯料的横截面尺寸和电阻数据,选择1000A‑20000A的电流; < /p > < p > 步骤二:将待成形坯料的外边缘放置于电极(10)与绝缘板(8)之间,绝缘板(8) 与待成形坯料保持绝缘,通过提升油缸(9)向待成形坯料加压,使得电极(10)与待成形 坯料和绝缘板(8)相接触,此时,通电加热,加热速度为5~20℃/s; < /p > < p > 步骤三:通过红外测温仪(11)实时测量待成形坯料的温度,并依据其温度实时调整 电源的输出电流,输出电流的调整范围为1000A‑15000A; < /p > < p > 步骤四:当待成形坯料的温度达到700℃‑930℃后,压边装置(4)向待成形坯料施压, 并压紧待成形坯料的边缘,关闭电源,提升油缸(9)下降复位; < /p > < p > 步骤五:通过压辊装置(3)向待成形坯料施压,使待成形坯料发生塑性变形,待成形 坯料与拉形模(1)上的表面相贴合,最终完成塑性成形过程。 < /p > < p > 一种电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置,它包括拉形模(1)、支撑台(2)、上 工作台(5‑1)、下工作台(5‑2)、两组压辊装置(3)和两组压边装置(4),拉形模(1) 固定安装在支撑台(2)上,上工作台(5‑1)设置在拉形模(1)的上方,下工作台(5‑2) 设置在拉形模(1)的两侧,压辊装置(3)呈直线分设在上工作台(5‑1)上,且压辊装置 (3)位于拉形模(1)的外侧,压边装置(4)设置在上工作台(5‑1)和下工作台(5‑2) 上,且压边装置(4)分设在压辊装置(3)的外侧,其特征在于:电流辅助柔性压辊拉形 钛合金的装置还包括电源(6)、导线(7)、两个绝缘板(8)、两个提升油缸(9)和两 个电极(10),提升油缸(9)竖直安装在地面上,且两个提升油缸(9)分设在压边装置 (4)的外侧,绝缘板(8)固装在提升油缸(9)的上端,电源(6)设置在上工作台(5‑1) 上,两个电极(10)的电极端均通过导线(7)与电源(6)连接,且两个电极(10)均位 于绝缘板(8)的正上方。 < /p > < p > 根据权利要求2所述的电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置,其特征在于:绝缘板 (8)采用云母片、陶瓷或石棉橡胶板制成。 < /p > < p > 根据权利要求2或3所述的电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置,其特征在于:电 流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置还包括红外测温仪(11),红外测温仪(11)位于上工作 台(5‑1)和下工作台(5‑2)的侧面。 < /p > < p > 根据权利要求2所述的电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置,其特征在于:每组压 辊装置(3)均包括多个压辊件(3‑1),每个压辊件(3‑1)均包括压辊油缸(3‑2)和压辊 滚子(3‑3),压辊滚子(3‑3)转动安装在压辊油缸(3‑2)上。 < /p > < p > 根据权利要求2所述的电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置,其特征在于:每组压 边装置(4)均包括多个压边件(4‑1),每个压边件(4‑1)均包括第一压边件(4‑2)、第 二压边件(4‑3)、第一压边油缸(4‑4)和第二压边油缸(4‑5),第一压边油缸(4‑4)设 置在上工作台(5‑1)上,第二压边油缸(4‑5)设置在下工作台(5‑2)上,第一压边件(4‑2) 设置在第一压边油缸(4‑4)上,第二压边件(4‑3)设置在第二压边油缸(4‑5)上,第一 压边件(4‑2)扣装在第二压边件(4‑3)上,且扣合后的第一压边件(4‑2)和第二压边件 (4‑3)之间留有间隙。 < /p > < p > 根据权利要求6所述的电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置,其特征在于:第一压 边件(4‑2)和第二压边件(4‑3)之间的间隙(H)为1mm‑10mm。 < /p > < p > 根据权利要求2或6所述的电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置,其特征在于:导 线(7)的直径为Φ8mm‑Φ9mm。 < /p > < p > 根据权利要求5所述的电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置,其特征在于:多个压 辊件(3‑1)的数量为5‑10个。 < /p > < p > 根据权利要求6所述的电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置,其特征在于:多个 压边件(4‑1)的数量为5‑10个。 < /p >
< p > 电流辅助柔性压辊拉形钛合金的方法及压辊拉形的装置 < /p > < p > 技术领域 < /p > < p > 本发明涉及一种压辊拉形钛合金的方法及压辊拉形的装置,具体涉及一种电流辅助柔 性压辊拉形钛合金的方法及压辊拉形的装置。 < /p > < p > 背景技术 < /p > < p > 拉形是飞机蒙皮件的主要成形方法。传统拉形基本原理是在板料弯曲时施加切向拉伸 力,使板料剖面内的应力分布趋于均匀一致,从而减小回弹,提高了成形件的精度。然而 采用传统拉形机成形三维曲面零件已经凸显出诸多缺点,如生产只依靠经验、缺乏理论指 导、成形质量不稳定、废品率高、设备成形控制较难、调试周期长等。柔性压辊拉形是一 种新的拉形工艺,将使用夹钳进行拉伸包覆的传统加载方式,改变为使用柔性压辊垂直下 压的加载方式,使板料成形。柔性压辊拉形以压的方式间接地产生切向拉力,可实现双曲 度曲面的柔性成形,可使成形件的有效成形区表面光滑,成形质量较好,且回弹量小,成 形精度高。 < /p > < p > 此种方法在室温下成形,适用于室温塑性好的铝合金成形,对于钛合金无法成形。 < /p > < p > 由于钛及钛合金具有低密度、高比强度、良好耐腐蚀性能等优点,已有较大数量的飞 机使用钛合金来代替铝合金,但钛合金在采用传统冷成形技术制造薄板零件方面,存在着 难以克服的问题,所需成形力大、回弹严重,很难实现其薄板零件的成形,必须采用热成 形法。 < /p > < p > 在传统的金属坯料热加工工艺中,加热方式一般是将待成形坯料放入加热炉中或将待 成形坯料连同模具一起置于加热炉中进行加热,若采用第一种方法,待成形坯料加热完毕 后,要从炉体内运输到成形设备上,在此过程中,必然存在热量的散失,造成能源浪费, 待成形坯料散热快,温度不均匀,导致成形质量不稳定,并且高温的待成形坯料还会带来 氧化、运输不便、危害环境等问题;若采用第二种方法,由于对待成形坯料和模具整体进 行加热,有绝大部分的热量传递到了模具上,使得热量的有效利用率很低,造成极大的能 源浪费。此外,在加热过程中,模具与待成形坯料接收热量的方式主要是热辐射与热传导, 热量传输速度较慢,为了使待成形坯料达到均匀、较高成形温度,加热时间要很长,因此, 现有压辊拉形钛合金的加热效率低,导致整个生产工艺的低效率,不适应批量生产。 < /p > < p > 发明内容 < /p > < p > 本发明的目的是为了解决现有压辊拉形钛合金的加热效率低,导致整个生产工艺的低 效率,不适应批量生产的问题,进而提供一种电流辅助柔性压辊拉形钛合金的方法及压辊 拉形的装置。 < /p > < p > 本发明的技术方案是:一种电流辅助柔性压辊拉形钛合金的方法如下: < /p > < p > 步骤一:根据待成形坯料的横截面尺寸和电阻数据,选择1000A‑20000A的电流; < !-- SIPO < DP n="1" > -- > < /p > < p > 步骤二:将待成形坯料的外边缘放置于电极与绝缘板之间,绝缘板与待成形坯料保持 绝缘,通过提升油缸向待成形坯料加压,使得电极与待成形坯料和绝缘板相接触,此时, 通电加热,加热速度为5~20℃/s; < /p > < p > 步骤三:通过红外测温仪实时测量待成形坯料的温度,并依据其温度实时调整电源的 输出电流,输出电流的调整范围为1000A‑15000A; < /p > < p > 步骤四:当待成形坯料的温度达到700℃‑930℃后,压边装置向待成形坯料施压,并压 紧待成形坯料的边缘,关闭电源,提升油缸下降复位; < /p > < p > 步骤五:通过压辊装置向待成形坯料施压,使待成形坯料发生塑性变形,待成形坯料 与拉形模上的表面相贴合,最终完成塑性成形过程。 < /p > < p > 本发明还提供了一种电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置,它包括拉形模、支撑台、 上工作台、下工作台、两组压辊装置和两组压边装置,拉形模固定安装在支撑台上,上工 作台设置在拉形模的上方,下工作台设置在拉形模的两侧,压辊装置呈直线分设在上工作 台上,且压辊装置位于拉形模的外侧,压边装置设置在上工作台和下工作台上,且压边装 置分设在压辊装置的外侧,电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置还包括电源、导线、两个 绝缘板、两个提升油缸和两个电极,提升油缸竖直安装在地面上,且两个提升油缸分设在 压边装置的外侧,绝缘板固装在提升油缸的上端,电源设置在上工作台上,两个电极的电 极端均通过导线与电源连接,且两个电极均位于绝缘板的正上方。 < /p > < p > 本发明与现有技术相比具有以下效果:1.本发明通过利用电流流经待成形坯料所产生 的焦耳电阻热直接对待成形坯料本身进行加热,加热速度快,有效的提高了加热的效率和 能量的利用率。2.本发明的待成形坯料加热到所需温度后立即成形,有效的抑制了弹复, 成形精度高,改善了产品的质量。3.本发明成形所需的模具形状简单,不需要凹模,降低 了成本。4.本发明结构简单,功能完善,易于实现。 < /p > < p > 附图说明 < /p > < p > 图1是本发明的结构示意图;图2是本发明的坯料在成形过程中的俯视图;图3是压 边件工作状态下的示意图。 < /p > < p > 具体实施方式 < /p > < p > 具体实施方式一:结合图1说明本实施方式,本实施方式的一种电流辅助柔性压辊拉 形钛合金的方法如下: < !-- SIPO < DP n="2" > -- > < /p > < p > 步骤一:根据待成形坯料的横截面尺寸和电阻数据,选择1000A‑20000A的电流; < /p > < p > 步骤二:将待成形坯料的外边缘放置于电极10与绝缘板8之间,绝缘板8与待成形坯 料保持绝缘,通过提升油缸9向待成形坯料加压,使得电极10与待成形坯料和绝缘板8相 接触,此时,通电加热,加热速度为5~20℃/s; < /p > < p > 步骤三:通过红外测温仪11实时测量待成形坯料的温度,并依据其温度实时调整电源 的输出电流,输出电流的调整范围为1000A‑15000A; < /p > < p > 步骤四:当待成形坯料的温度达到700℃‑930℃后,压边装置4向待成形坯料施压,并 压紧待成形坯料的边缘,关闭电源,提升油缸9下降复位; < /p > < p > 步骤五:通过压辊装置3向待成形坯料施压,使待成形坯料发生塑性变形,待成形坯 料与拉形模1上的表面相贴合,最终完成塑性成形过程。 < /p > < p > 具体实施方式二:结合图1和图2说明本实施方式,本实施方式的一种电流辅助柔性 压辊拉形钛合金的装置,它包括拉形模1、支撑台2、上工作台5‑1、下工作台5‑2、两组压 辊装置3和两组压边装置4,拉形模1固定安装在支撑台2上,上工作台5‑1设置在拉形模 1的上方,下工作台5‑2设置在拉形模1的两侧,压辊装置3呈直线分设在上工作台5‑1上, 且压辊装置3位于拉形模1的外侧,压边装置4设置在上工作台5‑1和下工作台5‑2上,且 压边装置4分设在压辊装置3的外侧,电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置还包括电源6、 导线7、两个绝缘板8、两个提升油缸9和两个电极10,提升油缸9竖直安装在地面上, 且两个提升油缸9分设在压边装置4的外侧,绝缘板8固装在提升油缸9的上端,电源6 设置在上工作台5‑1上,两个电极10的电极端均通过导线7与电源6连接,且两个电极10 均位于绝缘板8的正上方。 < /p > < p > 本实施方式的电极10、待成形坯料和导线7形成通电回路,在所述的回路中待成形坯 料的电阻要大于回路其它部分的电阻,所以电流会在待成形坯料上产生大量的焦耳热,使 其能够在短时间内(几秒至几十秒)被加热至热成形温度。 < /p > < p > 本实施方式的电源6的额定电压为380V,工作时输出电压较小,4~50V。 < !-- SIPO < DP n="3" > -- > < /p > < p > 具体实施方式三:结合图1说明本实施方式,本实施方式的绝缘板8采用云母片、陶 瓷或石棉橡胶板制成。如此设置,绝缘效果好。其它组成和连接关系与具体实施方式一或 二相同。 < /p > < p > 具体实施方式四:结合图1说明本实施方式,本实施方式的电流辅助柔性压辊拉形钛 合金的装置还包括红外测温仪11,红外测温仪11位于上工作台5‑1和下工作台5‑2的侧面。 如此设置,便于测量待成形坯料的温度。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。 < /p > < p > 具体实施方式五:结合图1说明本实施方式,本实施方式的每组压辊装置3均包括多 个压辊件3‑1,每个压辊件3‑1均包括压辊油缸3‑2和压辊滚子3‑3,压辊滚子3‑3转动安装 在压辊油缸3‑2上。如此设置,压辊滚子3‑3的动力由压辊油缸3‑2提供,且所有压辊油缸 3‑2的压力相同,可进行无级调节,可使压辊油缸3‑2具有随动性,在拉形过程中,当待成 形坯料对压辊滚子3‑3的反作用力增大至与压辊油缸3‑2提供的动力相平衡时,压辊滚子 3‑3便自动停止运动,柔性压辊拉形过程即压辊滚子3‑3开始下压至停止的过程,成型过程 中,多个压辊件3‑1的运动轨迹在侧面观察呈弧形。其它组成和连接关系与具体实施方式 一或四相同。 < /p > < p > 具体实施方式六:结合图1说明本实施方式,本实施方式的每组压边装置4均包括多 个压边件4‑1,每个压边件4‑1均包括第一压边件4‑2、第二压边件4‑3、第一压边油缸4‑4 和第二压边油缸4‑5,第一压边油缸4‑4设置在上工作台5‑1上,第二压边油缸4‑5设置在 下工作台5‑2上,第一压边件4‑2设置在第一压边油缸4‑4上,第二压边件4‑3设置在第二 压边油缸4‑5上,第一压边件4‑2扣装在第二压边件4‑3上,且扣合后的第一压边件4‑2和 第二压边件4‑3之间留有间隙。如此设置,压边装置4起压紧待成形坯料边缘的作用,通 过油缸的控制,来起到柔性压边作用,不参与加载,在待成形坯料上下两侧压辊油缸3‑2 提供的压力相等的情况下,压边能实现随动性,即随着压辊滚子3‑3的运动而运动。其它 组成和连接关系与具体实施方式五相同。 < /p > < p > 具体实施方式七:结合图1和图3说明本实施方式,本实施方式的第一压边件4‑2和 第二压边件4‑3之间的间隙H为1mm‑10mm。如此设置,便于将待成形坯料压制成形。其 它组成和连接关系与具体实施方式一或六相同。 < /p > < p > 具体实施方式八:结合图1说明本实施方式,本实施方式的导线7的直径为Φ8mm‑ Φ9mm。如此设置,有效的避免了由于导线的电流过大导致的电源烧毁。其它组成和连接 关系与具体实施方式二或七相同。 < /p > < p > 具体实施方式九:结合图2说明本实施方式,本实施方式的多个压辊件3‑1的数量为 5‑10个。如此设置,有效的满足了柔性压辊条件。其它组成和连接关系与具体实施方式五 相同。 < /p > < p > 具体实施方式十:结合图2说明本实施方式,本实施方式的多个压边件4‑1的数量为 5‑10个。如此设置,有效的满足了压边条件。其它组成和连接关系与具体实施方式六相同。 < !-- SIPO < DP n="4" > -- > < /p >
< p > 具体实施方式一:结合图1说明本实施方式,本实施方式的一种电流辅助柔性压辊拉 形钛合金的方法如下: < /p > < p > 步骤一:根据待成形坯料的横截面尺寸和电阻数据,选择1000A‑20000A的电流; < /p > < p > 步骤二:将待成形坯料的外边缘放置于电极10与绝缘板8之间,绝缘板8与待成形坯 料保持绝缘,通过提升油缸9向待成形坯料加压,使得电极10与待成形坯料和绝缘板8相 接触,此时,通电加热,加热速度为5~20℃/s; < /p > < p > 步骤三:通过红外测温仪11实时测量待成形坯料的温度,并依据其温度实时调整电源 的输出电流,输出电流的调整范围为1000A‑15000A; < /p > < p > 步骤四:当待成形坯料的温度达到700℃‑930℃后,压边装置4向待成形坯料施压,并 压紧待成形坯料的边缘,关闭电源,提升油缸9下降复位; < /p > < p > 步骤五:通过压辊装置3向待成形坯料施压,使待成形坯料发生塑性变形,待成形坯 料与拉形模1上的表面相贴合,最终完成塑性成形过程。 < /p >
1.一种电流辅助柔性压辊拉形钛合金的方法,其特征在于:压辊拉形钛合金的方法如 下: 步骤一:根据待成形坯料的横截面尺寸和电阻数据,选择1000A-20000A的电流; 步骤二:将待成形坯料的外边缘放置于电极(10)与绝缘板(8)之间,绝缘板(8) 与待成形坯料保持绝缘,通过提升油缸(9)向待成形坯料加压,使得电极(10)与待成形 坯料和绝缘板(8)相接触,此时,通电加热,加热速度为5~20℃/s; 步骤三:通过红外测温仪(11)实时测量待成形坯料的温度,并依据其温度实时调整 电源的输出电流,输出电流的调整范围为1000A-15000A; 步骤四:当待成形坯料的温度达到700℃-930℃后,压边装置(4)向待成形坯料施压, 并压紧待成形坯料的边缘,关闭电源,提升油缸(9)下降复位; 步骤五:通过压辊装置(3)向待成形坯料施压,使待成形坯料发生塑性变形,待成形 坯料与拉形模(1)上的表面相贴合,最终完成塑性成形过程。 2.一种电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置,它包括拉形模(1)、支撑台(2)、上 工作台(5-1)、下工作台(5-2)、两组压辊装置(3)和两组压边装置(4),拉形模(1) 固定安装在支撑台(2)上,上工作台(5-1)设置在拉形模(1)的上方,下工作台(5-2) 设置在拉形模(1)的两侧,压辊装置(3)呈直线分设在上工作台(5-1)上,且压辊装置 (3)位于拉形模(1)的外侧,压边装置(4)设置在上工作台(5-1)和下工作台(5-2) 上,且压边装置(4)分设在压辊装置(3)的外侧,其特征在于:电流辅助柔性压辊拉形 钛合金的装置还包括电源(6)、导线(7)、两个绝缘板(8)、两个提升油缸(9)和两 个电极(10),提升油缸(9)竖直安装在地面上,且两个提升油缸(9)分设在压边装置 (4)的外侧,绝缘板(8)固装在提升油缸(9)的上端,电源(6)设置在上工作台(5-1) 上,两个电极(10)的电极端均通过导线(7)与电源(6)连接,且两个电极(10)均位 于绝缘板(8)的正上方。 3.根据权利要求2所述的电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置,其特征在于:绝缘板 (8)采用云母片、陶瓷或石棉橡胶板制成。 4.根据权利要求2或3所述的电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置,其特征在于:电 流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置还包括红外测温仪(11),红外测温仪(11)位于上工作 台(5-1)和下工作台(5-2)的侧面。 5.根据权利要求2所述的电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置,其特征在于:每组压 辊装置(3)均包括多个压辊件(3-1),每个压辊件(3-1)均包括压辊油缸(3-2)和压辊 滚子(3-3),压辊滚子(3-3)转动安装在压辊油缸(3-2)上。 6.根据权利要求2所述的电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置,其特征在于:每组压 边装置(4)均包括多个压边件(4-1),每个压边件(4-1)均包括第一压边件(4-2)、第 二压边件(4-3)、第一压边油缸(4-4)和第二压边油缸(4-5),第一压边油缸(4-4)设 置在上工作台(5-1)上,第二压边油缸(4-5)设置在下工作台(5-2)上,第一压边件(4-2) 设置在第一压边油缸(4-4)上,第二压边件(4-3)设置在第二压边油缸(4-5)上,第一 压边件(4-2)扣装在第二压边件(4-3)上,且扣合后的第一压边件(4-2)和第二压边件 (4-3)之间留有间隙。 7.根据权利要求6所述的电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置,其特征在于:第一压 边件(4-2)和第二压边件(4-3)之间的间隙(H)为1mm-10mm。 8.根据权利要求2或6所述的电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置,其特征在于:导 线(7)的直径为Φ8mm-Φ9mm。 9.根据权利要求5所述的电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置,其特征在于:多个压 辊件(3-1)的数量为5-10个。 10.根据权利要求6所述的电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置,其特征在于:多个 压边件(4-1)的数量为5-10个。
< p > 电流辅助柔性压辊拉形钛合金的方法及压辊拉形的装置 < /p > < p > 技术领域 < /p > < p > 本发明涉及一种压辊拉形钛合金的方法及压辊拉形的装置,具体涉及一种电流辅助柔 性压辊拉形钛合金的方法及压辊拉形的装置。 < /p > < p > 背景技术 < /p > < p > 拉形是飞机蒙皮件的主要成形方法。传统拉形基本原理是在板料弯曲时施加切向拉伸 力,使板料剖面内的应力分布趋于均匀一致,从而减小回弹,提高了成形件的精度。然而 采用传统拉形机成形三维曲面零件已经凸显出诸多缺点,如生产只依靠经验、缺乏理论指 导、成形质量不稳定、废品率高、设备成形控制较难、调试周期长等。柔性压辊拉形是一 种新的拉形工艺,将使用夹钳进行拉伸包覆的传统加载方式,改变为使用柔性压辊垂直下 压的加载方式,使板料成形。柔性压辊拉形以压的方式间接地产生切向拉力,可实现双曲 度曲面的柔性成形,可使成形件的有效成形区表面光滑,成形质量较好,且回弹量小,成 形精度高。 < /p > < p > 此种方法在室温下成形,适用于室温塑性好的铝合金成形,对于钛合金无法成形。 < /p > < p > 由于钛及钛合金具有低密度、高比强度、良好耐腐蚀性能等优点,已有较大数量的飞 机使用钛合金来代替铝合金,但钛合金在采用传统冷成形技术制造薄板零件方面,存在着 难以克服的问题,所需成形力大、回弹严重,很难实现其薄板零件的成形,必须采用热成 形法。 < /p > < p > 在传统的金属坯料热加工工艺中,加热方式一般是将待成形坯料放入加热炉中或将待 成形坯料连同模具一起置于加热炉中进行加热,若采用第一种方法,待成形坯料加热完毕 后,要从炉体内运输到成形设备上,在此过程中,必然存在热量的散失,造成能源浪费, 待成形坯料散热快,温度不均匀,导致成形质量不稳定,并且高温的待成形坯料还会带来 氧化、运输不便、危害环境等问题;若采用第二种方法,由于对待成形坯料和模具整体进 行加热,有绝大部分的热量传递到了模具上,使得热量的有效利用率很低,造成极大的能 源浪费。此外,在加热过程中,模具与待成形坯料接收热量的方式主要是热辐射与热传导, 热量传输速度较慢,为了使待成形坯料达到均匀、较高成形温度,加热时间要很长,因此, 现有压辊拉形钛合金的加热效率低,导致整个生产工艺的低效率,不适应批量生产。 < /p > < p > 发明内容 < /p > < p > 本发明的目的是为了解决现有压辊拉形钛合金的加热效率低,导致整个生产工艺的低 效率,不适应批量生产的问题,进而提供一种电流辅助柔性压辊拉形钛合金的方法及压辊 < !-- SIPO < DP n="1" > -- > 拉形的装置。 < /p > < p > 本发明的技术方案是:一种电流辅助柔性压辊拉形钛合金的方法如下: < /p > < p > 步骤一:根据待成形坯料的横截面尺寸和电阻数据,选择1000A-20000A的电流; < /p > < p > 步骤二:将待成形坯料的外边缘放置于电极与绝缘板之间,绝缘板与待成形坯料保持 绝缘,通过提升油缸向待成形坯料加压,使得电极与待成形坯料和绝缘板相接触,此时, 通电加热,加热速度为5~20℃/s; < /p > < p > 步骤三:通过红外测温仪实时测量待成形坯料的温度,并依据其温度实时调整电源的 输出电流,输出电流的调整范围为1000A-15000A; < /p > < p > 步骤四:当待成形坯料的温度达到700℃-930℃后,压边装置向待成形坯料施压,并压 紧待成形坯料的边缘,关闭电源,提升油缸下降复位; < /p > < p > 步骤五:通过压辊装置向待成形坯料施压,使待成形坯料发生塑性变形,待成形坯料 与拉形模上的表面相贴合,最终完成塑性成形过程。 < /p > < p > 本发明还提供了一种电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置,它包括拉形模、支撑台、 上工作台、下工作台、两组压辊装置和两组压边装置,拉形模固定安装在支撑台上,上工 作台设置在拉形模的上方,下工作台设置在拉形模的两侧,压辊装置呈直线分设在上工作 台上,且压辊装置位于拉形模的外侧,压边装置设置在上工作台和下工作台上,且压边装 置分设在压辊装置的外侧,电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置还包括电源、导线、两个 绝缘板、两个提升油缸和两个电极,提升油缸竖直安装在地面上,且两个提升油缸分设在 压边装置的外侧,绝缘板固装在提升油缸的上端,电源设置在上工作台上,两个电极的电 极端均通过导线与电源连接,且两个电极均位于绝缘板的正上方。 < /p > < p > 本发明与现有技术相比具有以下效果:1.本发明通过利用电流流经待成形坯料所产生 的焦耳电阻热直接对待成形坯料本身进行加热,加热速度快,有效的提高了加热的效率和 能量的利用率。2.本发明的待成形坯料加热到所需温度后立即成形,有效的抑制了弹复, 成形精度高,改善了产品的质量。3.本发明成形所需的模具形状简单,不需要凹模,降低 了成本。4.本发明结构简单,功能完善,易于实现。 < /p > < p > 附图说明 < /p > < p > 图1是本发明的结构示意图;图2是本发明的坯料在成形过程中的俯视图;图3是压 边件工作状态下的示意图。 < /p > < p > 具体实施方式 < /p > < p > 具体实施方式一:结合图1说明本实施方式,本实施方式的一种电流辅助柔性压辊拉 形钛合金的方法如下: < /p > < p > 步骤一:根据待成形坯料的横截面尺寸和电阻数据,选择1000A-20000A的电流; < /p > < p > 步骤二:将待成形坯料的外边缘放置于电极10与绝缘板8之间,绝缘板8与待成形坯 料保持绝缘,通过提升油缸9向待成形坯料加压,使得电极10与待成形坯料和绝缘板8相 接触,此时,通电加热,加热速度为5~20℃/s; < /p > < p > 步骤三:通过红外测温仪11实时测量待成形坯料的温度,并依据其温度实时调整电源 的输出电流,输出电流的调整范围为1000A-15000A; < /p > < p > 步骤四:当待成形坯料的温度达到700℃-930℃后,压边装置4向待成形坯料施压,并 压紧待成形坯料的边缘,关闭电源,提升油缸9下降复位; < /p > < p > 步骤五:通过压辊装置3向待成形坯料施压,使待成形坯料发生塑性变形,待成形坯 料与拉形模1上的表面相贴合,最终完成塑性成形过程。 < /p > < p > 具体实施方式二:结合图1和图2说明本实施方式,本实施方式的一种电流辅助柔性 压辊拉形钛合金的装置,它包括拉形模1、支撑台2、上工作台5-1、下工作台5-2、两组压 辊装置3和两组压边装置4,拉形模1固定安装在支撑台2上,上工作台5-1设置在拉形模 1的上方,下工作台5-2设置在拉形模1的两侧,压辊装置3呈直线分设在上工作台5-1上, 且压辊装置3位于拉形模1的外侧,压边装置4设置在上工作台5-1和下工作台5-2上,且 压边装置4分设在压辊装置3的外侧,电流辅助柔性压辊拉形钛合金的装置还包括电源6、 导线7、两个绝缘板8、两个提升油缸9和两个电极10,提升油缸9竖直安装在地面上, 且两个提升油缸9分设在压边装置4的外侧,绝缘板8固装在提升油缸9的上端,电源6 设置在上工作台5-1上,两个电极10的电极端均通过导线7与电源6连接,且两个电极10 均位于绝缘板8的正上方。 < /p > < p > 本实施方式的电极10、待成形坯料和导线7形成通电回路,在所述的回路中待成形坯 料的电阻要大于回路其它部分的电阻,所以电流会在待成形坯料上产生大量的焦耳热,使 其能够在短时间内(几秒至几十秒)被加热至热成形温度。 < /p > < p > 本实施方式的电源6的额定电压为380V,工作时输出电压较小,4~50V。 < /p > < p > 具体实施方式三:结合图1说明本实施方式,本实施方式的绝缘板8采用云母片、陶 瓷或石棉橡胶板制成。如此设置,绝缘效果好。其它组成和连接关系与具体实施方式一或 二相同。 < /p > < p > 具体实施方式四:结合图1说明本实施方式,本实施方式的电流辅助柔性压辊拉形钛 合金的装置还包括红外测温仪11,红外测温仪11位于上工作台5-1和下工作台5-2的侧面。 如此设置,便于测量待成形坯料的温度。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。 < /p > < p > 具体实施方式五:结合图1说明本实施方式,本实施方式的每组压辊装置3均包括多 < !-- SIPO < DP n="3" > -- > 个压辊件3-1,每个压辊件3-1均包括压辊油缸3-2和压辊滚子3-3,压辊滚子3-3转动安装 在压辊油缸3-2上。如此设置,压辊滚子3-3的动力由压辊油缸3-2提供,且所有压辊油缸 3-2的压力相同,可进行无级调节,可使压辊油缸3-2具有随动性,在拉形过程中,当待成 形坯料对压辊滚子3-3的反作用力增大至与压辊油缸3-2提供的动力相平衡时,压辊滚子 3-3便自动停止运动,柔性压辊拉形过程即压辊滚子3-3开始下压至停止的过程,成型过程 中,多个压辊件3-1的运动轨迹在侧面观察呈弧形。其它组成和连接关系与具体实施方式 一或四相同。 < /p > < p > 具体实施方式六:结合图1说明本实施方式,本实施方式的每组压边装置4均包括多 个压边件4-1,每个压边件4-1均包括第一压边件4-2、第二压边件4-3、第一压边油缸4-4 和第二压边油缸4-5,第一压边油缸4-4设置在上工作台5-1上,第二压边油缸4-5设置在 下工作台5-2上,第一压边件4-2设置在第一压边油缸4-4上,第二压边件4-3设置在第二 压边油缸4-5上,第一压边件4-2扣装在第二压边件4-3上,且扣合后的第一压边件4-2和 第二压边件4-3之间留有间隙。如此设置,压边装置4起压紧待成形坯料边缘的作用,通 过油缸的控制,来起到柔性压边作用,不参与加载,在待成形坯料上下两侧压辊油缸3-2 提供的压力相等的情况下,压边能实现随动性,即随着压辊滚子3-3的运动而运动。其它 组成和连接关系与具体实施方式五相同。 < /p > < p > 具体实施方式七:结合图1和图3说明本实施方式,本实施方式的第一压边件4-2和 第二压边件4-3之间的间隙H为1mm-10mm。如此设置,便于将待成形坯料压制成形。其 它组成和连接关系与具体实施方式一或六相同。 < /p > < p > 具体实施方式八:结合图1说明本实施方式,本实施方式的导线7的直径为Φ8mm- Φ9mm。如此设置,有效的避免了由于导线的电流过大导致的电源烧毁。其它组成和连接 关系与具体实施方式二或七相同。 < /p > < p > 具体实施方式九:结合图2说明本实施方式,本实施方式的多个压辊件3-1的数量为 5-10个。如此设置,有效的满足了柔性压辊条件。其它组成和连接关系与具体实施方式五 相同。 < /p > < p > 具体实施方式十:结合图2说明本实施方式,本实施方式的多个压边件4-1的数量为 5-10个。如此设置,有效的满足了压边条件。其它组成和连接关系与具体实施方式六相同。 < /p >
< p > 拉形是飞机蒙皮件的主要成形方法。传统拉形基本原理是在板料弯曲时施加切向拉伸 力,使板料剖面内的应力分布趋于均匀一致,从而减小回弹,提高了成形件的精度。然而 采用传统拉形机成形三维曲面零件已经凸显出诸多缺点,如生产只依靠经验、缺乏理论指 导、成形质量不稳定、废品率高、设备成形控制较难、调试周期长等。柔性压辊拉形是一 种新的拉形工艺,将使用夹钳进行拉伸包覆的传统加载方式,改变为使用柔性压辊垂直下 压的加载方式,使板料成形。柔性压辊拉形以压的方式间接地产生切向拉力,可实现双曲 度曲面的柔性成形,可使成形件的有效成形区表面光滑,成形质量较好,且回弹量小,成 形精度高。 < /p > < p > 此种方法在室温下成形,适用于室温塑性好的铝合金成形,对于钛合金无法成形。 < /p > < p > 由于钛及钛合金具有低密度、高比强度、良好耐腐蚀性能等优点,已有较大数量的飞 机使用钛合金来代替铝合金,但钛合金在采用传统冷成形技术制造薄板零件方面,存在着 难以克服的问题,所需成形力大、回弹严重,很难实现其薄板零件的成形,必须采用热成 形法。 < /p > < p > 在传统的金属坯料热加工工艺中,加热方式一般是将待成形坯料放入加热炉中或将待 成形坯料连同模具一起置于加热炉中进行加热,若采用第一种方法,待成形坯料加热完毕 后,要从炉体内运输到成形设备上,在此过程中,必然存在热量的散失,造成能源浪费, 待成形坯料散热快,温度不均匀,导致成形质量不稳定,并且高温的待成形坯料还会带来 氧化、运输不便、危害环境等问题;若采用第二种方法,由于对待成形坯料和模具整体进 行加热,有绝大部分的热量传递到了模具上,使得热量的有效利用率很低,造成极大的能 源浪费。此外,在加热过程中,模具与待成形坯料接收热量的方式主要是热辐射与热传导, 热量传输速度较慢,为了使待成形坯料达到均匀、较高成形温度,加热时间要很长,因此, 现有压辊拉形钛合金的加热效率低,导致整个生产工艺的低效率,不适应批量生产。 < /p >
电流辅助柔性压辊拉形钛合金的方法及压辊拉形的装置,它涉及一种压辊拉形钛合金的方法及压辊拉形的装置。本发明为了解决现有压辊拉形钛合金的加热效率低,导致整个生产工艺的低效率,不适应批量生产的问题。本发明的压辊拉形方法如下:选择1000A-20000A的电流;将待成形坯料的外边缘放置于电极与绝缘板之间,加压并通电加热,加热速度为5~20℃/s;通过红外测温仪测量待成形坯料的温度;当待成形坯料的温度达到700℃-930℃后,压边装置压紧待成形坯料的边缘;压辊装置向待成形坯料施压,最终完成塑性成形过程。压辊拉形的装置的提升油缸竖直安装在地面上,绝缘板固装在提升油缸的上端,两个电极的电极端均通过导线与电源连接。本发明用于钛合金的压辊拉形。
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