[发明专利]一种自阻加热铝锂合金型材的差温拉弯成形方法

说明书

本发明提供一种自阻加热铝锂合金型材的差温拉弯成形方法，包括步骤：放置型材坯料；预弯曲；布置接触式电极；加热：通过PID控制系统、接触式热电偶和脉冲电源共同作用实现型材坯料的加热；拉弯成形；以及取件。本发明通过自阻加热方式改变型材局部温度，可实现复杂形状零件的拉弯成形，相对于室温拉弯，该方法大大提高了型材的塑形成形能力。

技术领域

本发明涉及一种型材拉弯成形技术领域的工艺方法，具体涉及一种可调的局部自阻加热铝锂合金型材的差温拉弯成形方法。

背景技术

铝锂合金具有密度低、弹性模量高、比强度和比刚度高、疲劳性能好等诸多优异的综合性能，应用于航空航天领域能够显著降低飞行器的重量，增大飞行器的推重比，进而显著提高飞行器的载重性能和机动性能，是近年来航空航天材料中发展最为迅速的一种先进轻量化结构材料。但是对于铝锂合金型材，由于强度高、弹性模量高，导致材料变形抗力大、回弹大，相对于传统铝合金，其拉弯成形时，易造成材料在夹头处断裂、贴膜性能差等缺陷，从而使得铝锂合金钣金成形工艺难度显著增大，限制了该材料的使用范围。

自阻加热是将电流特别是脉冲电流应用到材料塑性加工中，利用其焦耳热效应升高材料成形时的温度。该技术主要针对传统热成形能耗高、效率低、无效热能比重大的缺点，将脉冲电流自阻加热应用到热成形技术中，来加工金属零件。该技术不仅可以提高成形质量和生产效率，解决材料塑性较差，弯角处易出现裂纹、形状畸变等困难，该装备还可以大幅提高生产效率，改善热成形工况环境，实现绿色、无污染热成形，完全符合我国制造业低能耗、高效率的战略发展方向。

发明内容

为了解决材料塑性差、夹头材料易断裂、零件贴膜性差、加热效率低等问题，本发明提供了一种利用自阻加热方式，对型材零件不同区域进行加热，根据零件变形量和变形难度形成不同温度分布，实现铝锂合金型材差温拉弯成形。该方法适用于不同形状的铝锂合金型材零件制造。

根据本发明的技术方案，自阻加热铝锂合金型材的差温拉弯成形方法包括步骤：

放置型材坯料：通过设备夹头将型材坯料夹紧于模具上；

预弯曲：对所述型材坯料进行预弯曲，使得所述型材坯料与所述模具的表面贴合；

布置接触式电极：按照型材变形的需要，选择接触式电极对的数目和位置，并将接触式电极对固定于所述型材坯料；

加热：通过PID控制系统、接触式热电偶和脉冲电源共同作用实现所述型材坯料的加热，其中所述接触式热电偶布置在接触式电极对之间所述型材坯料的表面上，所述PID控制系统的信号输入端与所述接触式热电偶的信号输出端连接，所述PID控制系统的信号输出端连接所述脉冲电源的受控端以控制其输出的电流值，所述脉冲电源的正极和负极分别与所述接触式电极对相连接；

拉弯成形：当所述型材坯料的温度达到设定温度时，加载拉弯设备使得所述型材坯料达到需要的变形量；以及

取件：通过PID控制系统切断电流载荷，并去除所述型材坯料表面的接触式电极对，取出成形零件。

其中，所述接触式电极对通过磁铁与所述模具之间的磁力吸附于所述型材坯料的表面。

其中，所述模具由铁磁性材料制造，其与型材坯料的接触表面采用绝缘处理。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、本发明通过自阻加热方式改变型材局部温度，可实现复杂形状零件的拉弯成形，相对于室温拉弯，该方法大大提高了型材的塑形成形能力。

2、采用本技术方法的加热效率可提高200％～400％，缩短成形周期至60s，提高能源利用率200％～300％。

3、采用本发明所述方法可提高型材零件的贴模能力，实现拉弯零件的精密制作。这是由于型材本身温度的提高，降低了成形时的变形抗力，从而减小零件的回弹。