[发明专利]一种大面积阵列微沟槽空间弯曲薄壁结构的电辅助制备方法

权利要求书

1.一种大面积阵列微沟槽空间弯曲薄壁结构的电辅助制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将难变形材料箔材试样放置在两个成形辊之间，调整成形辊在竖直方向上的位置将箔材试样压紧，调整导电辊的位置，使箔材与导电辊表面接触；调整上下两个成形辊的间距以改变辊压下压量h，提供微沟槽的成形深度；

(2)通过脉冲电流发生装置发出可调的具有一定电流密度、频率的脉冲电流经过成形辊流经箔材试样，产生焦耳热及试样表面温度场沿宽度方向不均匀分布，并与导电辊、难变形金属箔材试样构成通电回路；

(3)根据空间弯曲薄壁结构件所需的成形微沟槽截面的形状要求，调整成形辊的下压量，通过温度反馈调节系统及散热单元辅助手段，保持试样表面温度场空间差异分布，以此得到微沟槽圆角回弹后曲率半径沿宽度方向呈现差异分布，来改变成形过程中薄壁件的空间弯曲曲率半径；

(4)通过电机驱动转轴实现上下成形辊轮同步转动，利用辊轮与箔材试样表面之间的摩擦力，保持箔材沿驱动方向进给，连续辊压成形逐渐扩展至整个箔材区域，即可获得带有连续大面积阵列微沟槽的空间弯曲薄壁结构件。

2.根据权利要求1所述的一种大面积阵列微沟槽空间弯曲薄壁结构的电辅助制备方法，其特征在于，箔材试样厚度不大于0.1mm，成形微沟槽深度与宽度的比值大于1.0，微沟槽宽度尺寸0.2-0.5mm，沿宽度方向微沟槽平行阵列分布数量大于15个，薄壁结构件最大方向尺寸大于300mm。

3.根据权利要求1所述的一种大面积阵列微沟槽空间弯曲薄壁结构的电辅助制备方法，其特征在于，含阵列微沟槽空间弯曲薄壁件为单曲度，沿宽度方向单曲度曲率半径范围不小于15mm。

4.根据权利要求1所述的一种大面积阵列微沟槽空间弯曲薄壁结构的电辅助制备方法，其特征在于，该制备方法适用于钛合金、高强铝合金、高温合金等难变形金属箔材材料。

5.根据权利要求1所述的一种大面积阵列微沟槽空间弯曲薄壁结构的电辅助制备方法，其特征在于，该制备方法中，电辅助辊压难变形金属箔材电流密度为34A/mm²-65A/mm²，成形区域温度范围300℃-1200℃。

6.根据权利要求1所述的一种大面积阵列微沟槽空间弯曲薄壁结构的电辅助制备方法，其特征在于，所述难变形金属箔材成形温度采用空间差温温度场分布控制，具体包括：

设定自阻加热辊压成形温度T(300℃≤T≤950℃)，通过红外成像仪监测辊压过程箔材试样表面温度T_i，基于温度反馈调节系统，通过对比T_i与T，若存在偏差超出容差(20℃)便由调节器对偏差信号进行处理，再输送给温度反馈调节系统，通过脉冲电流发生装置调节脉冲电流参数(脉冲频率、电流脉宽、电流密度)的大小增加或减少箔材试样焦耳热，保持成形温度稳定在一定的范围；

根据自阻加热箔材试样沿宽度方向温度分布不均匀特点，辅以局部散热单元，通过调节散热风扇的转速，增加箔材表面与空气热对流程度，使箔材表面沿宽度方向呈现差温温度场分布T₀、T₁、…T_i…T_n-1、T_n。

7.根据权利要求1所述的一种大面积阵列微沟槽空间弯曲薄壁结构的电辅助制备方法，其特征在于，实现微沟槽圆角回弹后曲率半径沿宽度方向呈现差异分布，其分布规律通过权利要求书6所得差温温度场分布控制调整，具体特征如下：

根据所述钛合金箔材试样在沟槽处塑性变形特点，成形过程中局部温度较高，加之模具约束作用，难以发生较大回弹变形，可以忽略不计；

根据所述钛合金箔材试样辊压试验圆角处几何关系及弹塑性理论，结合应变中性层公式，得到弹性变形区域回弹角公式高温作用下，所述钛合金箔材试样的屈服强度发生变化σ_s＝g(T)，得到温度影响下弹性变形区域回弹角公式其中，α、β分别为温度影响前后弹性变形区域回弹角度，σ_s为箔材试样不同温度下的屈服强度，ρ为给定曲率半径，ρ₂为弯曲后外曲率半径，E为箔材试样的弹性模量，t为箔材试样的厚度；

根据微沟槽圆角箔材试样弯曲变形几何关系，其应变正比于成形辊下压量h，得到ε_θ＝f(h)，根据塑性应变公式得到回弹后弯曲外径

根据所述的高温钛合金箔材试样的中性层不变方程，得到微沟槽圆角回弹后曲率半径

根据箔材表面温度场空间差异分布状态T₀、T₁、…T_i…T_n-1、T_n，由圆角回弹后的曲率半径公式，获得沿试样宽度方向微沟槽圆角回弹后曲率半径差异分布状态，箔材试样沿宽度方向呈现一定曲率变化ρ₀、ρ₁、…ρ_i…、ρ_n-1、ρ_n。