[发明专利]一种超低温介质压力精确控制装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种超低温介质压力精确控制装置及控制方法，涉及板材成形的技术领域，包括成形机构、汽化器和控制系统，成形机构的型腔通过第一管路与低温容器连通，低温容器用于盛放超低温介质，成形机构的型腔通过第二管路与汽化器的前端连通，汽化器的后端通过第三管路与外界连通，第三管路上设置有比例伺服阀，控制系统与成形机构、汽化器、比例伺服阀均电连接。利用超低温介质汽化升温，通过常温阀门精确调控超低温介质压力，无需使用超低温压力精确调控阀门；利用汽化器吸热汽化超低温介质，气体介质缓冲凸模下行过程的压力升高，避免成形过程压力易陡升引起开裂的问题；低温增压泵和比例伺服阀协同调控，解决压力无法稳压及精确控制的难题。

技术领域

本发明涉及板材成形技术领域，特别是涉及一种超低温介质压力精确控制装置及控制方法。

背景技术

近年，超低温介质压力成形技术被发展起来成形复杂形状的铝合金曲面构件。实质是利用增压的超低温介质同时调控变形区的温度和应力状态，使铝合金在超低温条件下成形出薄壁曲面件。在超低温介质压力成形过程中，将液态的超低温介质充填在凹模型腔内，使铝合金冷却至超低温度后发生变形，成形性能大幅提升，解决了悬空区易开裂的问题。通过超低温介质加压，使悬空区发生胀形变形，将传统的径向受拉、切向受压转变成双向受拉的应力状态，解决了悬空区易起皱的问题。

超低温介质压力成形作为一种全新的成形制造技术，其中一个关键技术是如何调控液室内超低温介质的压力。开始成形前，使凹模型腔内超低温介质增压至设定压力。随着凸模下行，使板材始终在设定压力作用下发生变形。但是，凹模型腔已经完全充填超低温介质，凸模下行时，与其相当体积的超低温介质(液氮)需要快速排出，否则会引起型腔里压力急剧升高，导致板坯因压力过大而发生开裂缺陷。对于类似的常温介质(水或油)压力成形，通常是通过大流量的溢流阀或比例伺服阀来精确控制压力。但是，现有的溢流阀或比例阀无法在超低温条件下使用，也没有针对超低温介质压力精确控制开发出类似的阀门。尽管，已开发出能够控制开闭的低温高压截止阀，但使用的超低温介质是液体，可压缩性小，非常小体积的变化就会导致超低温介质压力波动。压力瞬间升高就会导致开裂、瞬间降低则会导致起皱，无法顺利完成超低温介质压力成形。迫切需要解决现有技术无法实现超低温介质压力成形过程压力精确控制的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种超低温介质压力精确控制装置及控制方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过超低温介质汽化缓冲压力波动，实现超低温介质压力精确控制。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种超低温介质压力精确控制装置，包括成形机构、汽化器和控制系统，所述成形机构的型腔通过第一管路与低温容器连通，所述低温容器用于盛放超低温介质，所述成形机构的型腔通过第二管路与所述汽化器的前端连通，所述汽化器的后端通过第三管路与外界连通，所述第三管路上设置有比例伺服阀，所述控制系统与所述成形机构、所述汽化器、所述比例伺服阀均电连接。

优选的，所述第一管路上设置有低温增压泵。

优选的，所述第二管路上设置有第一压力传感器和第一温度传感器，所述第三管路上设置有第二压力传感器和第二温度传感器。

优选的，所述第二管路上设置有低温高压截止阀。

优选的，所述成形机构包括凹模、凸模和压边圈，所述压边圈将板坯的边缘固定在所述凹模上，所述板坯与所述凹模之间为所述型腔，所述凸模位于板坯的上方。

优选的，所述凸模上设置有位移传感器，所述压边圈上设置有第三压力传感器。

优选的，所述汽化器包括中心管，所述中心管的两端分别与所述第二管路和所述第三管路连通，所述中心管的外壁设置有若干翅片。

优选的，所述超低温介质为液氩、液氮或液氦；所述比例伺服阀为比例溢流阀或比例调节阀。