一种基于自阻加热板材连接与气胀成形复合工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种基于自阻加热板材连接与气胀成形复合工艺，包括通过电阻焊接的方法实现坯料A和坯料B的焊接封边；并在坯料A和坯料B之间留有气体通道；然后将坯料A和坯料B放入模具中，并改变电源的连接方式，依靠金属板材自身的电阻将坯料A和坯料B加热到成形所需的温度范围；经气体通道充入压力为P的惰性气体，在气体压力的作用下完成金属板材中空件的气压成形等步骤。本发明专利技术采用自阻加热方式代替传统的箱式炉整体加热，具有加热效率高、能耗小、减少坯料氧化等优点；此外，本发明专利技术可操作性强，只需要改变电流回路和控制电流的大小，就能够实现板材连接与加热，减少了相应工艺装备的设计与制造，易于工业化。

A self resistance heating plate is connected with the gas bulging forming process based on Composite

The invention discloses a self resistance heating plate is connected with the gas bulging forming process based on composite method, including through resistance welding structure A and billet of B welding edge; and between A and B left blank blank gas channel; and then A and B into the mold blank blank, and change the connection mode of power supply depending on their resistance, sheet metal blank A and B blank is heated to the temperature range of the forming by the gas channel; argon pressure of inert gas P, complete sheet metal parts forming pressure hollow steps under the action of gas pressure. The invention adopts box type furnace heating whole self resistance heating instead of the traditional, has the advantages of high heating efficiency, low energy consumption, reduce the billet oxidation; in addition, the invention has strong operability, only need to change the current loop and control current, can realize the plate connected with the heating, reduce the design and manufacture of the corresponding process equipment, easy industrialization.

【技术实现步骤摘要】
一种基于自阻加热板材连接与气胀成形复合工艺
本专利技术涉及一种热冲压件的实现方法，尤其涉及一种基于自阻加热板材连接与气胀成形复合工艺。
技术介绍
多层空心结构零件具有重量轻、承载能力高及充分利用材料等优点，在汽车、建筑及航空航天等领域具有广泛的应用需求。由于中空零件无法用传统的冲压方式进行加工，通常采用多个冲压件经机械或冶金连接组装在一起，从而导致工艺复杂、效率低且需要特殊的工艺装备。超塑扩散连接是一种高效近无余量的成形与连接技术,可以加工出多层空心结构。在成形的同时完成零件某些部位的扩散连接，但由于超塑性成形及扩散连接需要较高的温度和扩散时间，仅在航空航天领域的一些关键零部件的加工中广泛应用，不适合大批量的零件加工。而超塑气胀成形的成形温度较高、设备依赖性强,加上设备体积庞大且造价昂贵,因而大大限制了人们对板材超塑气胀成形的应用。
技术实现思路
为了解决上述技术问题中的不足之处，本专利技术提供了一种基于自阻加热板材连接与气胀成形复合工艺。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于自阻加热板材连接与气胀成形复合工艺，包括以下步骤：a、根据加工成形零件的形状尺寸和性能要求，将金属板材制备成相应尺寸和形状的坯料A和坯料B；b、将坯料A和坯料B上下排列重合在一起，坯料A位于坯料B的上方；然后通过上方电极和下方电极将坯料A和坯料B压紧；上方电极位于坯料A的上方，分为电极Ⅰ和电极Ⅱ；电极Ⅰ和电极Ⅱ分别位于坯料A的左端和右端；电极Ⅰ与第一电源的正级连接，电极Ⅱ与第二电源的正级连接；下方电极位于坯料B的下方，分为电极Ⅲ和电极Ⅳ；电极Ⅲ、电极Ⅳ分别与电极Ⅰ、电极Ⅱ对应设置，位于坯料B的左端和右端；电极Ⅲ与第一电源的负级连接，电极Ⅳ与第二电源的负级连接；坯料A和坯料B之间留有气体通道；c、通入电流I1并对上方电极和下方电极施加压力F，实现坯料A和坯料B的电阻焊接封边，完成坯料A和坯料B之间的边部密封；d、在完成坯料A和坯料B的封边后，将坯料A和坯料B放入模具中，并改变第一电源和第二电源的连接方式，将电极Ⅰ、电极Ⅱ分别连接到第一电源的正极、负极；电极Ⅲ、电极Ⅳ分别连接到第二电源的正极、负极；然后通入电流I2，依靠金属板材自身的电阻将坯料A和坯料B加热到成形所需的温度范围；e、当温度达到成形要求后，经气体通道充入压力为P的惰性气体，在气体压力的作用下完成金属板材中空件的气压成形；f、成形完成后，将气压卸载，同时关掉两个电源，使成形件在模具内冷却到室温后取出，最终完成界面结合紧密金属板材中空件的热气胀成形。模具的材料为绝缘陶瓷，从而避免自阻加热过程中模具将板材中电流形成短路，最大程度的保证加热过程中板料温度均匀。坯料A和坯料B可以为同种金属板材，也可以为所需成形温度与变形抗力接近的异种金属板材。第一电源和第二电源均为脉冲电流电源，脉冲频率0～10000Hz，幅值0～100000A，电流范围0～1000000A，电压范围0～36V。电流I1的大小为1000～1000000A，压力F为50～10000N，电流I2的大小为100～100000A，惰性气体为氮气或氩气，压力P为0～40MPa。上方电极和下方电极均为低电阻率的铜电极。气体通道可由设置在坯料A和坯料B之间的不锈钢管形成，不锈钢管与坯料A和坯料B紧密贴合。本专利技术具有以下有益效果：1)采用自阻加热方式代替传统的箱式炉整体加热，具有加热效率高、能耗小、减少坯料氧化等优点。2)可操作性强，只需要改变电流回路和控制电流的大小，就能够实现板材连接与加热，减少了相应工艺装备的设计与制造，易于工业化。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。图1为本发电阻焊接封边的实施示意图。图2为本专利技术金属板材自阻加热的实施示意图。图3为本专利技术热气胀成形的实施示意图。图4为本专利技术最终完成的成型件的截面图。图中：1、第一电源；2、第二电源；3、坯料A；4、坯料B；5、气体通道；6、模具。具体实施方式如图1-图4所示，本专利技术具体包括以下步骤：a、根据预加工成形零件的形状尺寸和性能要求，将金属板材制备成相应尺寸和形状的坯料A和坯料B；b、将坯料A和坯料B上下排列重合在一起，坯料A位于坯料B的上方；然后通过上方电极和下方电极将坯料A和坯料B压紧；上方电极位于坯料A的上方，分为电极Ⅰ和电极Ⅱ；电极Ⅰ和电极Ⅱ分别位于坯料A的左端和右端；电极Ⅰ与第一电源1的正级连接，电极Ⅱ与第二电源2的正级连接；下方电极位于坯料B的下方，分为电极Ⅲ和电极Ⅳ；电极Ⅲ、电极Ⅳ分别与电极Ⅰ、电极Ⅱ对应设置，位于坯料B的左端和右端；电极Ⅲ与第一电源1的负级连接，电极Ⅳ与第二电源2的负级连接；坯料A和坯料B之间留有气体通道5；c、通入电流I1并对上方电极和下方电极施加压力F，实现坯料A和坯料B的电阻焊接封边，完成坯料A和坯料B之间的边部密封；d、在完成坯料A和坯料B的封边后，将坯料A和坯料B放入模具中，并改变第一电源1和第二电源2的连接方式，将电极Ⅰ、电极Ⅱ分别连接到第一电源1的正极、负极；电极Ⅲ、电极Ⅳ分别连接到第二电源2的正极、负极；然后通入电流I2，依靠金属板材自身的电阻将坯料A和坯料B加热到成形所需的温度范围；e、当温度达到成形要求后，经气体通道充入压力为P的惰性气体，在气体压力的作用下完成金属板材中空件的气压成形；f、成形完成后，将气压卸载，同时关掉两个电源，使成形件在模具内冷却到室温后取出，最终完成界面结合紧密金属板材中空件的热气胀成形。本专利技术模具6的材料为绝缘陶瓷材料，从而避免自阻加热过程中模具将板材中电流形成短路，最大程度的保证加热过程中板料温度均匀。并且，坯料A和坯料B可以为同种金属板材，也可以为所需成形温度与变形抗力接近的异种金属板材。第一电源1和第二电源2均为脉冲电流电源，脉冲频率0～10000Hz，幅值0～100000A，电流范围0～1000000A，电压范围0～36V。电流I1的大小为1000～1000000A，压力F为50～10000N，电流I2的大小为100～100000A，惰性气体为氮气或氩气，压力P为0～40MPa。上方电极和下方电极均为低电阻率的铜电极。气体通道5可由设置在坯料A和坯料B之间的不锈钢管形成，不锈钢管与坯料A和坯料B紧密贴合。实例1采用铝合金同种板材a、将厚度为1.5mm的铝合金板材裁剪成150mm×120mm的矩形板材两块，分别为铝合金板材A和铝合金板材B；b、利用上方电极和下方电极压紧上下重合的铝合金板材A和铝合金板材B，并用直径为1.5mm的不锈钢管作为气体通道5，将电极Ⅰ与第一电源1的正级连接，电极Ⅱ与第二电源2的正级连接，电极Ⅲ与第一电源1的负级连接，电极Ⅳ与第二电源2的负级连接；即上侧铝合金板材A连接正极，下侧铝合金板材B连接负极；c、然后通入电流I1，其大小为9000-15000A，并对电极施加1000-3000N的正压力，完成板材间(铝合金板材A和铝合金板材B)的四周边界的密封连接。d、在完成铝合金板材A和铝合金板材B的封边后，将铝合金板材A和铝合金板材B放入陶瓷材料模具6中，并改变第一电源1和第二电源2的连接方式，将电极Ⅰ、电极Ⅱ分别连接到第一电源1的正极、负极；电极Ⅲ、电极Ⅳ分别连接到第二电源2的正极、负极；然后通入电流I2为2000-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于自阻加热板材连接与气胀成形复合工艺，包括以下步骤：a、根据预加工成形零件的形状尺寸和性能要求，将金属板材制备成相应尺寸和形状的坯料A(3)和坯料B(4)；b、将坯料A(3)和坯料B(4)上下排列重合在一起，坯料A(3)位于坯料B(4)的上方；然后通过上方电极和下方电极将坯料A(3)和坯料B(4)压紧；所述上方电极位于坯料A(3)的上方，分为电极Ⅰ和电极Ⅱ；所述电极Ⅰ和电极Ⅱ分别位于坯料A(3)的左端和右端；电极Ⅰ与第一电源(1)的正级连接，电极Ⅱ与第二电源(2)的正级连接；所述下方电极位于坯料B(4)的下方，分为电极Ⅲ和电极Ⅳ；所述电极Ⅲ、电极Ⅳ分别与电极Ⅰ、电极Ⅱ对应设置，位于坯料B(4)的左端和右端；电极Ⅲ与第一电源(1)的负级连接，电极Ⅳ与第二电源(2)的负级连接；所述坯料A和坯料B之间留有气体通道(5)；c、通入电流I1并对上方电极和下方电极施加压力F，实现坯料A(3)和坯料B(4)的电阻焊接封边，完成坯料A(3)和坯料B(4)之间的边部密封；d、在完成坯料A和坯料B的封边后，将坯料A(3)和坯料B(4)放入模具中，并改变第一电源(1)和第二电源(2)的连接方式，将电极Ⅰ、电极Ⅱ分别连接到第一电源(1)的正极、负极；电极Ⅲ、电极Ⅳ分别连接到第二电源(2)的正极、负极；然后通入电流I2，依靠金属板材自身的电阻将坯料A(3)和坯料B(4)加热到成形所需的温度范围；e、当温度达到成形要求后，经气体通道(5)充入压力为P的惰性气体，在气体压力的作用下完成金属板材中空件的气压成形；f、成形完成后，将气压卸载，同时关掉两个电源，使成形件在模具(6)内冷却到室温后取出，最终完成界面结合紧密金属板材中空件的热气胀成形。...

【技术特征摘要】
1.一种基于自阻加热板材连接与气胀成形复合工艺，包括以下步骤：a、根据预加工成形零件的形状尺寸和性能要求，将金属板材制备成相应尺寸和形状的坯料A(3)和坯料B(4)；b、将坯料A(3)和坯料B(4)上下排列重合在一起，坯料A(3)位于坯料B(4)的上方；然后通过上方电极和下方电极将坯料A(3)和坯料B(4)压紧；所述上方电极位于坯料A(3)的上方，分为电极Ⅰ和电极Ⅱ；所述电极Ⅰ和电极Ⅱ分别位于坯料A(3)的左端和右端；电极Ⅰ与第一电源(1)的正级连接，电极Ⅱ与第二电源(2)的正级连接；所述下方电极位于坯料B(4)的下方，分为电极Ⅲ和电极Ⅳ；所述电极Ⅲ、电极Ⅳ分别与电极Ⅰ、电极Ⅱ对应设置，位于坯料B(4)的左端和右端；电极Ⅲ与第一电源(1)的负级连接，电极Ⅳ与第二电源(2)的负级连接；所述坯料A和坯料B之间留有气体通道(5)；c、通入电流I1并对上方电极和下方电极施加压力F，实现坯料A(3)和坯料B(4)的电阻焊接封边，完成坯料A(3)和坯料B(4)之间的边部密封；d、在完成坯料A和坯料B的封边后，将坯料A(3)和坯料B(4)放入模具中，并改变第一电源(1)和第二电源(2)的连接方式，将电极Ⅰ、电极Ⅱ分别连接到第一电源(1)的正极、负极；电极Ⅲ、电极Ⅳ分别连接到第二电源(2)的正极、负极；然后通入电流I2，依靠金属板材自身的电阻将坯料A(3)和坯料B(4)加热到成形所需的温度范围；e、当温度达到成形要求后，经气体通道(5)充入压力为P的惰性气体，在气体压力的作用下完成金属板材中空件的气...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪伟，赵洪运，周威佳，初冠南，姚圣杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：山东,37