[发明专利]一种金属材料气胀成形方法

说明书

本方案公开了一种金属材料气胀成形方法，该方法包括如下步骤：对金属材料进行自阻加热；关闭加热电源，通过气体向金属材料施加压力，迫使金属材料向成形模具表面方向变形，并最终贴紧成形模具表面；成形后继续保持气压，其中，所述金属材料包括金属板材或金属管材。本方法可以实现用高强不锈钢、钛合金叶片进行包边成形，从而以较低的成本，提高叶片包边的制造效率，提高产品质量，与现有技术相比，本发明可以大幅提高成形效率，将工艺节拍从数小时缩减到20～30分钟，同时保证成形精度。

技术领域

本发明涉及金属材料加工技术领域，特别涉及一种金属材料气胀成形方法。

背景技术

碳纤维复合材料发动机叶片具有重量轻、效率高、噪音低的特点以及优异的抗颠振性能和损伤容限。但是，碳纤维叶片存在边缘厚度薄、强度低的问题，在高速转动中受到异物冲击，容易产生损伤，并导致断裂。以钛合金包覆碳纤维叶片边缘的加强技术可以抵抗因冲击导致的叶片损伤。现有的通过数控机床对钛合金包覆边进行铣削加工；利用网状包覆层对叶片进行包覆增强；以及利用钛合金超塑成形工艺制造钛合金叶片包边等工艺技术存在制造效率低、成本高的问题。

发明内容

本方案的一个目的在于提供一种金属材料气胀成形方法，可以以较低的成本，提高叶片包边的制造效率，提高产品质量。

为达到上述目的，本方案如下：

一种金属材料气胀成形方法，该方法包括如下步骤：

对金属材料进行自阻加热；

关闭加热电源，通过气体向金属材料施加压力，迫使金属材料向成形模具表面方向变形，并最终贴紧成形模具表面；

成形后继续保持气压；

其中，所述金属材料包括金属板材或金属管材。

优选的，该方法还包括对金属材料进行自阻加热前的预处理；当所述金属材料为金属管材时，所述预处理包括对金属管材进行弯曲，压扁等预成形。

优选的，该方法进一步包括成形后的加工处理；当所述金属材料为金属管材时，所述成形后的加工处理包括对成形的金属管进行切割，获得开口包边零件。

优选的，所述金属材料的板料厚度小于5mm；优选的，所述金属材料的板料厚度为0.2～5mm。

优选的，所述自阻加热时，加热电压为6～20V，施加在金属材料上的电流密度为8000～15000A/mm²。

优选的，所述金属材料为钛合金或不锈钢材质。

优选的，当所述金属材料为钛合金时，所述自阻加热的加热温度为钛合金相变温度以下20℃～50℃，达到加热温度后，保温3～5分钟；优选的，所述自阻加热的加热温度为钛合金相变温度以下30℃。

优选的，当所述金属材料为不锈钢时，所述自阻加热的加热温度为相变温度以上20℃～50℃，达到加热温度后，保温3～5分钟；优选的，所述自阻加热的加热温度为不锈钢相变温度以上30℃。

优选的，关闭加热电源后，向金属材料施加的压力大于30MPa，所述金属材料在受到压力时的应变率在0.5s^-1～5s^-1；

优选的，成形后保持气压在50～70MPa；所述成形模具为包边模具。

本方案的有益效果如下：

本发明提供的金属材料气胀成形方法，可以实现复杂形状的叶片包边零件成形，实现用高强不锈钢、钛合金叶片进行包边成形，从而以较低的成本，提高叶片包边的制造效率，提高产品质量，与现有技术相比，本发明可以大幅提高成形效率，将工艺节拍从数小时缩减到20～30分钟，同时保证成形精度。

附图说明