[发明专利]用于超塑性成型的坯料

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种用于超塑性成型的坯料，并且更具体地，涉及一种用于将诸如氮化硼之类的润滑材料涂层涂敷到片状金属坯料的表面的系统和方法。

背景技术

诸如铝、镁、不锈钢和钛的某些细晶粒合金的超塑性金属合金是相对有韧性的材料，其能够在低成形力存在的情况下承受大幅的拉伸变形。在合适的成型温度下，这些材料能够在成型工具上、和/或在模具空腔中伸展和成型，从而制成例如汽车车身部件等的复杂的成形部件。该过程经常称为超塑性成型。

在超塑性成型中，片状金属坯料定位成一侧靠近压力机中的受热的成型工具的热成型表面放置。金属片料经常预热到其形成温度，并且在其位于互补的对置模具之间的外周边缘处受到固持。诸如空气的加压流体施加到片状金属坯料的另一侧，从而迫使并伸展该金属片料与一个模具的成型表面相一致，与此同时在整个形成周期中保持片料变形的目标应变率。对置的模具在金属片料的加压侧设置有空气腔。材料的超塑性使得能够形成通常由传统的室温金属成型过程所不能形成的复杂的部件。例如，使用超塑性成型过程能够形成具有较深空腔或者具有以极小半径形成的空腔的工件。此外，超塑性成型经常允许制造不能由诸如片状金属冲压之类的其它过程制造的较大单个部件。通过使用超塑性成型形成的单个部件有时能够替代由非超塑性成型材料和过程制成的具有若干部件的组件。

在制造操作中，受热的片状金属工件重复地放置在压力机上、在受热的工具上成型、以及被去除。变形的金属工件与成型工具之间的滑动接触经常导致与摩擦和粘着相关联的问题。通常，在该过程中使用润滑剂，从而使材料易于在成型工具的成型表面上流动。润滑剂还起到阻止部件粘附到工具表面的释放辅助器的作用。已知的润滑剂技术包括氮化硼、具有粘合剂系统从而促进氮化硼粘着到金属片料的水基浆料、以及石墨浆料。当然，氮化硼浆料和石墨浆料二者均具有若干缺点。首先，例如氮化硼的固态润滑剂趋向于在模具中快速聚集，这导致了用于清洁的维护停机时间。如果不进行有规律地去除，那么这种聚集能够在模具中积聚并硬化，这导致了刚刚形成的部件上的缺陷。此外，使用固态润滑剂能够导致成品部件中的缺陷，例如由于金属片料在成型工具上的尖锐特征上滑动而导致的滑移线和滑动线。

有利的是，提供一种用于将润滑材料涂层涂敷到片状金属坯料的表面的系统和方法，其克服了至少一些上述的现有技术的局限。

发明内容

根据一个方面，本发明涉及一种用于将润滑材料涂层涂敷到片状金属坯料的表面的系统，该系统包括安装部、遮蔽型板和喷洒器组件，其中：安装部用于支承片状金属坯料，使得片状金属坯料的表面定向成用于接收润滑材料涂层；遮蔽型板用于保护片状金属坯料的表面的预定区域使其免于接收润滑材料涂层，遮蔽型板定大小成大于预定区域并且具有在涂敷润滑材料涂层期间面向片状金属坯料的表面的表面，遮蔽型板包括超范围喷洒防护部和至少一个接触元件，其中超范围喷洒防护部背离遮蔽型板的表面延伸达到第一距离，超范围喷洒防护部包围呈预定区域的形状和尺寸的区域，至少一个接触元件背离遮蔽型板的表面延伸达到比第一距离大的第二距离，至少一个接触元件用于在涂敷润滑材料涂层期间接合片状金属坯料的表面并且用于将遮蔽型板可释放地紧固到片状金属坯料的表面；喷洒器组件用于朝向片状金属坯料的表面喷洒润滑材料，其中，当至少一个接触元件将遮蔽型板可释放地紧固到片状金属坯料的表面时，超范围喷洒防护部与片状金属坯料的表面间隔开。

根据另一方面，本发明涉及一种用于保护片状金属坯料的表面的预定区域使其免于接收润滑材料涂层的遮蔽型板，该遮蔽型板包括遮蔽元件、超范围喷洒防护部、和至少一个接触元件，其中：遮蔽元件定大小成大于预定区域，并且遮蔽元件具有在遮蔽元件的第一侧上的第一表面、在遮蔽元件的与第一侧相对的第二侧上的第二表面、以及将第一表面与第二表面结合并限定了围绕遮蔽元件的周边的边缘；超范围喷洒防护部背离遮蔽元件的第一表面延伸达到第一距离，超范围喷洒防护部包围呈预定区域的形状和尺寸的区域；至少一个接触元件背离遮蔽元件的第一表面延伸达到比第一距离大的第二距离，至少一个接触元件用于接合片状金属坯料的表面，并且用于将遮蔽型板可释放地紧固到片状金属坯料的表面，其中，当至少一个接触元件将遮蔽型板可释放地紧固到片状金属坯料的表面时，超范围喷洒防护部与片状金属坯料的表面间隔开。