[发明专利]一种难变形材料的反向渐进气压胀形成形装置及其方法

权利要求书

1.一种难变形材料的反向渐进气压胀形成形方法，其成形特征在于以下步骤：

(1)将待成形工件的目标型面在竖直方向上离散出若干层待成形区域后，再将各层待成形区域沿水平方向离散出若干待成形子区域，根据待成形子区域规划出成形路径；

(2)待成形工件置放在支撑模具的成形口位置处，可通过压块与气室密封，且密封性能符合要求；

(3)在待成形工件和气室腔之间通入压力气体P₀(P₀小于待成形工件室温塑性变形屈服压力P_S室，大于工件高温T时的塑性变形屈服压力P_ST)，并维持在恒定压力P₀。

(4)在待成形工件一侧设置可移动模具加热组件(由工具头、感应线圈和凹模组成)；

(5)安装工具头和红外成像仪，通过导线将工具头外侧的感应线圈与低压大电流脉冲电源连接；

(6)低压大电流脉冲电源向感应线圈提供特定的交流电源，可移动模具加热组件对其下方材料加热至成形温度，使该处材料在恒定内压P₀作用下反向胀形至贴合凹模；

(7)按照步骤(1)中规划的成形路径移动工具头并重复(4)步骤，如此循环成形其余层待成形区域直至达到目标型面。

(8)关闭低压大电流脉冲电源，然后停止向气室供气，待成形工件冷却后，取出。

2.根据权利要求1所述的一种难变形材料的反向渐进气压胀形成形方法，所述的待成形工件属于薄壁大尺寸难变形合金材料，这种材料室温下难变形、变形抗力大，变形后回弹大。

3.根据权利要求1所述的一种难变形材料的反向渐进气压胀形成形方法，其特征在于，所述加热组件采用感应加热的方式对各待成形子区域进行加热。

4.一种难变形材料的反向渐进气压胀形成形装置，其特征在于，包括控制装置、支撑模具、加热组件、驱动机构以及工具头，其中：

所述的支撑模具，设置有气室，所述气室设置有进气通道、排气通道以及与待成形工件成形部位匹配的成形口，成形口外侧设有用于夹紧待成形工件的压块；待成形工件通过压块和支撑模具与气室密封；气室内通过进气通道预先充入工件室温下不会发生胀形的气体，气体压力恒定为P₀，待成形工件的成形部位通过成形口与气室内压力为P₀的气体直接接触；

所述的工具头，一端为传动端，与驱动机构的动力输出端连接，另一端为成形端，面向待成形工件的成形部位设置，并内设有凹模；

所述的加热组件，包括感应线圈以及与感应线圈连接的低压大电流脉冲电源；所述的感应线圈，紧靠着工具头的成形端并缠绕在工具头外侧；

所述的驱动机构，与控制装置连接，并能够按照控制装置所规划的成形路径，带动工具头在竖直方向和水平方向移动加热工件的各层待成形区域；

所述气室，在控制装置的控制下，能够在加工成形过程中，气压始终维持在P₀；

所述加热组件，在控制装置的控制下，能够加热待成形子区域至目标温度T；

气压P₀在各子区域达到目标温度T时，能够使相应子区域气胀变形至与工具头的凹模贴合。

5.根据权利要求4所述的难变形材料的反向渐进气压胀形成形装置，其特征在于，所述的支撑模具在中部位置处设置气室，气室的上表面形成成形口，进气通道、排气通道的下端均贯穿支撑模具的下表面设置，同时进气通道、排气通道的上端分别与气室的底部连通。

6.根据权利要求4所述的难变形材料的反向渐进气压胀形成形装置，其特征在于，所述的工具头，整体呈圆柱形设置，并悬置在待成形工件的上方，工具头的上端为传动端，与铣床或者机械手的动力输出端连接；工具头的下端为成形端，成形端内设的凹模为圆锥台形，被加热的局部区域贴合模具后，形成凹模形状，随着凹模的移动，待成形区域逐步变大。

7.根据权利要求4所述的难变形材料的反向渐进气压胀形成形装置，其特征在于，所述气室中充入的气体为惰性气体，需在高温高压保持稳定性能，可为氩气。