[发明专利]空心金属板件快速成形方法及成形装置

说明书

空心金属板件快速成形方法，包括将上层金属板件、下层金属板件、凹模轴线对齐，从下至上依序放置并固定；将第一线圈组固定在上层金属板件上方、第二线圈组固定在下层金属板件下方；控制第一脉冲发生电路，在第一线圈组中产生长脉宽电流，形成背景磁场；控制第二脉冲发生电路，在第二线圈组中产生短脉宽电流，第二线圈组在下层金属板件成形区域产生环向涡流，下层金属板件在下方的凹模的辅助下，成形区域向下变形；将上层金属板件和下层成形后的金属板件的边缘连接进行组合成形，形成空心金属板件。本发明还公开了一种空心金属板件的成形装置。本发明的方法既降低了生产成本和生产周期，提高了工件成形质量。

技术领域

本发明属于金属成形制造领域，具体涉及一种空心金属板件快速成形方法及成形装置。

背景技术

提高轻质合金的利用率可有效减少化石能源的消耗以及CO₂的排放，在国家节能减排的政策引导下，提高轻质合金板件的成形性能对提高我国的制造工业具有重大的意义。

轻质合金板件大量应用于飞机、火箭、汽车等各种领域的制造中，而目前针对轻质合金板件特别是空心合金板件的成形工艺中存在较多不足。目前针对空心板件的制造，普遍采用气体冲压、超塑成形(Superplastic Forming,SPF)和扩散连接(DiffusionBonding,DB)等手段，虽然成形质量高，但成形工艺较为复杂。在SPF/DB空心板件成形工艺中，主要通过在下层板件的气孔中快速吹入高温、高压气体对上层板件进行加热和加压，使上层板件在模具辅助下成形；这种工艺下，高温、高压气体不可控，制造环境差，成形周期长，需要4～30分钟，且上层板件和下层板件间的连接完整性对设计者和制造者要求较高。该工艺存在成本较高，制造难度较大，制造周期长，工件最终成形质量不可控，对生产制造者存在较高的技术要求等缺点。

申请号为CN201711167673.6的中国专利“一种含实体结构的四层薄壁网格零件及其超塑成形/扩散连接方法”依靠放置在阴模内的两层面板，通过先对两层面板进行加温处理，加温至原材料的超塑成型温度，再吹入高压气体使板件在阴模的辅助下成形，然后降至室温后通过在不需要扩散连接的区域填充阻燃剂，最后组合成形。目前这种方法主要运用于金属工件的加工，但是这种加工工艺存在不可忽视的缺点，即工件成形均匀度较差，操作复杂，流程繁琐且不利于环保等缺点。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种空心金属板件快速成形方法及成形装置，对叠加的上下层金属板件进行加工预处理，通过第一线圈组产生背景磁场，通过第二线圈组在下层金属板件中产生环向感应涡流J_e，使得下层金属板件主要受到向下的洛伦兹力，在凹模的辅助下高速成形，然后将上层金属板件和下层金属板件的边缘利用电磁焊接或扩散连接进行组合成形，形成空心金属板件，提高空心工件的成形质量。

本发明的技术方案是空心金属板件快速成形方法，对叠加在一起的上层金属板件和下层金属板件进行加工预处理，通过第一线圈组产生背景磁场B，通过第二线圈组在下层金属板件中产生环向感应涡流J_e，使得下层金属板件受到向下的洛伦兹力，放置在凹模上的下层金属板件的中心部位向下变形，然后将上层金属板件和成形后的下层金属板件的边缘利用电磁焊接或扩散连接进行组合成形，形成空心金属板件，具体包括以下依次进行的步骤，

步骤1：将上层金属板件、下层金属板件、凹模轴线对齐，从下至上依序放置并固定；

步骤2：将第一线圈组固定在上层金属板件上方、第二线圈组固定在下层金属板件下方；

步骤3：将第一线圈组连接到第一脉冲发生电路，控制第一脉冲发生电路，在第一线圈组中产生长脉宽电流，第一线圈组在整个金属板件成形区域产生背景磁场B；