[发明专利]非晶合金异型管的两步法吹塑成型方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种非晶合金异型管的成型方法及装置，属于非晶合金塑性成型技术领域。

背景技术

近年来关于块体非晶合金材料(BMGs)的众多研究结果表明：与同成分的晶态合金材料相比，BMGs具有更加优越的机械性能、优异的物理及化学性能。比如：与相应晶态合金材料相比，Zr-BMGs(Zr₄₄Ti₁₁Cu₁₀Ni₁₀Be₂₅)具有：(1)更高的拉伸强度和更低的弹性模量(其比值可达200％)；(2)在疲劳极限相当的情况下，具有更高的耐疲劳应力水平；(3)在一定的应变率和成型温度下，具有良好的塑性成型性能；(4)在过冷液相区(SCLR)表现出的牛顿流体行为，使其具有良好的成型性能，可实现对微细特征的复制；(5)在玻璃化温度以下具有较好的热稳定性，具有较宽的成型温度区间及优异的抗腐蚀性能。因此，在国防装备、航空航天、精密/微型机械、生物医学、电子、化工等领域具有广阔的应用前景。

此外，近年来开发的稀土基、镁基金属塑料，具有低于或近开水温度的玻璃化转变温度、在常温下具有良好的热稳定性、其常温硬度和耐磨性接近于铝、镁合金等特点，因而非常适合用于非晶合金材料在过冷液相区变形行为的研究，同时也为研究非晶合金成形加工所涉及的基本问题提供了理想的模型材料。

与非晶合金材料性能的基础科学研究相比，该领域中的加工成型技术和应用基础研究则相对比较薄弱。目前用挤压、冲压、轧制等方法生产的非晶合金制件以平板类和等截面零件居多，对广泛用于各种封装场合的、具有复杂曲面特征的薄壁壳盖类、容器类、管类非晶合金制件的加工，现有的吸铸、模锻、反挤压等方法存在以下几方面的缺陷：(1)受材料阈温限制、收缩率高、需要极高的冷却速率、易受污染、流动困难；(2)所需成型力大、模具投入成本高、周期长，对复杂型面结构非晶合金制件成形能力差。因此，近年来国内外开始探索采用吹塑成型工艺来加工具有上述特征的非晶合金制件。(引文：大块非晶合金电子产品外壳的加工方法和加工装置，申请号200710011187；一种制备非晶合金管的方法，申请号200710072125；非晶合金热压成型装置，200720170873.)

由于受块体非晶合金材料制备过程中高冷却速率的限制，无法像塑料挤出/注射吹塑工艺那样，对预挤出/注射的型坯进行吹塑成型，而是直接从板坯进行吹塑成型，这极大地制约了对具有较大深宽比、变形程度不均匀的壳盖类和管类非晶合金制件的成型能力。本发明提出的两步法吹塑成型工艺主要是将经过预成型的变厚度非晶合金板坯先吹塑成型成管状型坯，再将管状型坯吹塑至制件所要求的结构形状，旨在通过两步预成型工序，提高对大变形比、型面结构复杂非晶合金制件的成型能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有工艺和装置受材料阈温限制、收缩率高、需要极高的冷却速率、易受污染、流动困难等缺陷，通过对变厚度非晶合金板坯在过冷液相区的两步法吹塑成型，有效降低所需成型压力和模具投入成本，提高对复杂型面非晶合金制件的成型能力。本发明提供的一种非晶合金异型管的两步法吹塑成型方法及装置，还可用于变形程度较大的容器类及壳盖类非晶合金制件的成型。

本发明的技术方案是，非晶合金异型管的两步法吹塑成型方法步骤如下：

A、将预成型的变厚度非晶合金板坯放入坯料定位板中定位，开启红外加热板的电源开关，将非晶合金板坯加热至过冷液相区，同时通过加热管对预成型管坯凹模进行预热并保温；

B、从加热室侧壁的进气口向加热室通入压力气体，压力气体经红外加热灯管进行预热，压力气体将非晶合金板坯吹塑成型至贴模，完成非晶合金管坯的预成型；

C、从进水口通入冷却水、同时关闭红外加热灯管并向加热室继续通入压力气体，使非晶合金管坯加速冷却；

D、非晶合金管坯冷却后，通过预成型凹模固定板向上撤出预成型管坯凹模；

E、用插入式红外加热灯管将非晶合金管坯加热至过冷液相区，同时二次成型凹模加热管对二次成型凹模左瓣和二次成型凹模右瓣进行预热保温，二次成型凹模左瓣和二次成型凹模右瓣合模后，从加热室侧壁的进气口向加热室通入压力气体，压力气体经红外加热灯管进行预热，压力气体将非晶合金管坯吹塑至贴模，冷却后开模完成非晶合金异型管的成型。