一种强化铝合金近锥形薄壁件气胀气淬成形模具及方法技术

本发明专利技术公开了一种强化铝合金近锥形薄壁件气胀气淬成形模具及方法，属于精密钣金加工技术领域，解决了现有技术加工的零件外形精度控制困难、表面质量差等问题。该气胀气淬成形模具包括气胀下模(1)、气胀上模(4)和气淬模具(5)；板料(3)夹于气胀下模(1)和气胀上模(4)之间，气胀下模(1)设置有进气口(2)，气淬模具(5)内装有气淬氮气(6)。本发明专利技术能有效地保证铝合金结构件的精密成形。

【技术实现步骤摘要】
一种强化铝合金近锥形薄壁件气胀气淬成形模具及方法
本专利技术属于精密钣金加工
，特别涉及一种强化铝合金近锥形薄壁件气胀气淬成形模具及方法。
技术介绍
铝合金因具有优异的使用性能，在航空航天、轨道交通、武器装备等领域应用十分广泛。在航空航天领域，铝合金结构件零部件产品的整体化、轻量化程度越来越高，制造精度要求也越来越高。在铝合金薄壁产品加工领域，铝合金结构件常用制造方法主要有冷成形和铸造成形两种。由于铝合金延伸率不高、回弹较大，冷成形制备的铝合金结构件容易开裂，产生较大回弹，尺寸精度和型面精度难以保证。铸造成形壁厚较厚，内型面难以进行加工，表面质量不高，减重效果较差。现有铝合金热态气胀成形方法，制造可热处理铝合金后，为了保证铝合金结构件强度，必须进行额外淬火时效处理，现有的淬火处理是将铝合金结构件从模具中取出，然后进行二次加热，再进行水淬。进行二次加热以及水淬两者叠加造成铝合金结构件变形程度大，甚至会造成十几毫米的误差，成形精度难以保障，并且增加工序，使工艺流程时间增加。
技术实现思路
鉴于以上分析，本专利技术旨在提供一种强化铝合金近锥形薄壁件气胀气淬成形模具及方法，用以解决现有技术加工的零件外形精度控制困难、表面质量差等问题，能有效地保证铝合金结构件的精密成形。成形出的铝合金钣金结构件零件质量稳定，整体性好，减重效果明显(实现同样结构时不会增加重量)，尺寸精度、型面精度以及表面质量较高，并且成形周期较短，加工成本较低。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供了一种强化铝合金近锥形薄壁件气胀气淬成形模具，包括气胀下模、气胀上模和气淬模具；板料夹于气胀下模和气胀上模之间，气胀下模设置有进气口，气淬模具内装有气淬氮气。进一步的，板料的厚度为t，0.5mm≤t≤6mm。进一步的，气胀下模、气胀上模、气淬模具的材料为45#钢或不锈钢。本专利技术还提供了一种使用强化铝合金近锥形薄壁件气胀气淬成形模具的成形方法，包括以下步骤：步骤一，将板料夹在气胀下模和气胀上模之间；步骤二，将气胀下模、气胀上模和板料一同加热至成形温度；步骤三，通过进气口向气胀下模中通入气体，使板料逐渐贴紧气胀上模；步骤四，将气胀下模与气淬模具交换位置；步骤五，将板料从气胀上模快速移入气淬模具中进行气淬。进一步的，步骤一中板料为可热处理强化铝合金。进一步的，步骤二的成形温度为495℃～505℃。进一步的，步骤三中通入的气体为氮气或氩气，气体加载速度为0.01～0.1MPa/min。进一步的，步骤四中将气胀下模与气淬模具交换位置的时间控制在30s内。进一步的，步骤五中，将板料从气胀上模快速移入气淬模具中的转移时间Ti≤Te/γ×Th，其中，Th为板料的厚度，单位为mm，Te为环境温度，单位为℃，γ为常数40℃·mm/s。进一步的，步骤三中，板料贴紧气胀上模后，在最大气压0.1MPa～4MPa条件下，保持10min～60min。与现有技术相比，本专利技术至少能实现以下技术效果之一：1)可热处理强化铝合金近锥形薄壁件通过热态气胀成形，可使所成形的可热处理强化铝合金近锥形薄壁件，整体性好，零件尺寸精度、型面精度以及表面质量较高。2)可热处理强化铝合金近锥形薄壁件在热态气胀成形，通过气体进行淬火，使所成形的可热处理强化铝合金近锥形薄壁件的力学性能较高，提升设计空间，在达到相同强度的情况下减轻结构重量。3)可热处理强化铝合金近锥形薄壁件在热态气胀成形后，立即通过气体进行淬火，通过模具的设计将成形与淬火合并为一个流程，成形与淬火无缝衔接，不增加额外淬火工序，大幅提升可热处理强化铝合金近锥形薄壁件成形效率，也避免了常规工艺中需要额外淬火时效处理，先将铝合金结构件从模具中取出，然后进行二次加热，再进行水淬这一过程中产生的变形，使得本专利技术的变形程度远远小于现有技术中的二次加热以及水淬两者叠加造成铝合金结构件变形程度(现有技术甚至会造成几毫米的误差)，成形精度得到了有效保障，同时也缩短了可热处理强化铝合金钣金结构件生产周期。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的附图标记表示相同的部件。图1为可热处理强化铝合金近锥形薄壁件示意图；图2为可热处理强化铝合金近锥形薄壁件气胀气淬成形模具示意图；图3为可热处理强化铝合金近锥形薄壁件气胀成形示意图；图4为可热处理强化铝合金近锥形薄壁件气淬示意图。附图标记：1-气胀下模；2-进气口；3-板料；4-气胀上模；5-气淬模具；6-氮气。具体实施方式以下结合具体实施例对一种强化铝合金近锥形薄壁件气胀气淬成形模具及方法作进一步的详细描述，这些实施例只用于比较和解释的目的，本专利技术不限定于这些实施例中。一种强化铝合金近锥形薄壁件气胀气淬成形模具，包括气胀下模1、气胀上模4和气淬模具5；板料3夹于气胀下模1和气胀上模4之间，气胀下模1设置有进气口2，进气口2设置在板料3的下方。近锥形薄壁件的近锥形为外表面带有曲面的锥形件,示例性地，如图1中所示。气淬模具5内装有气淬氮气6。气淬氮气6的温度在20℃～30℃之间，温度过高会造成冷速不够，无法达到气淬效果。要保证气淬模具5内氮气的温度恒定，示例性的，一种方案可以为：气淬模具5具有顶盖，顶盖与气淬模具5之间滑动连接，顶盖能够将一定温度的氮气密封在气淬模具5的腔体内，当气胀下模1与气淬模具5交换位置时，首先将气淬模具放置于气胀上模4的正下方，然后将顶盖迅速抽出，将板料3从气胀上模4快速移入气淬模具5中，随即滑动顶盖将气淬模具5密封。气淬模具5内设置有热电偶，用于监测气淬模具内氮气的温度，示例性的可采用液氮来调节气淬模具5内氮气的温度。板料3的厚度为t，0.5mm≤t≤6mm。示例性的，气胀下模1、气胀上模4、气淬模具5的材料为45#钢或不锈钢。成形模具还包括将板料3固定在气胀上模4的固定件，当气胀下模1与气淬模具5交换位置后，取下固定件，将板料3从气胀上模4快速移入气淬模具5中。在本专利技术的一种实施方式中，固定件由两个半圆环组成，两个半圆环可拼凑成一个整圆环，整圆环的形状与气胀上模4底部形状相匹配；两个半圆环分别有一端可滑动的固定在气胀上模4上，整圆环一方面将板料3固定在气胀上模4上，另一方面起到压边圈的作用，配合气胀上模4压紧板料3，防止板料3成形过程中失稳起皱。当完成气胀成形后，将两个半圆环向两侧滑动拉开，即可将板料3取下。一种强化铝合金近锥形薄壁件气胀气淬成形模具的成形方法，如图2-图4所示，包括以下步骤：步骤一，将板料3夹在气胀下模1和气胀上模4之间；步骤二，将气胀下模1、气胀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种强化铝合金近锥形薄壁件气胀气淬成形模具，其特征在于，包括气胀下模(1)、气胀上模(4)和气淬模具(5)；/n板料(3)夹于气胀下模(1)和气胀上模(4)之间，所述气胀下模(1)设置有进气口(2)，所述气淬模具(5)内装有气淬氮气(6)。/n

【技术特征摘要】
1.一种强化铝合金近锥形薄壁件气胀气淬成形模具，其特征在于，包括气胀下模(1)、气胀上模(4)和气淬模具(5)；
板料(3)夹于气胀下模(1)和气胀上模(4)之间，所述气胀下模(1)设置有进气口(2)，所述气淬模具(5)内装有气淬氮气(6)。


2.根据权利要求1所述的强化铝合金近锥形薄壁件气胀气淬成形模具，其特征在于，所述板料(3)的厚度为t，0.5mm≤t≤6mm。


3.根据权利要求1所述的强化铝合金近锥形薄壁件气胀气淬成形模具，其特征在于，所述气胀下模(1)、气胀上模(4)、气淬模具(5)的材料为45#钢或不锈钢。


4.一种使用权利要求1-3任一项所述的强化铝合金近锥形薄壁件气胀气淬成形模具的成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将板料(3)夹在气胀下模(1)和气胀上模(4)之间；
步骤二，将气胀下模(1)、气胀上模(4)和板料(3)一同加热至成形温度；
步骤三，通过进气口(2)向气胀下模(1)中通入气体，使板料(3)逐渐贴紧气胀上模(4)；
步骤四，将气胀下模(1)与气淬模具(5)交换位置；
步骤五，将板...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦中环，李保永，姚为，韩维群，刘奇，刘伟，肖瑞，徐柄桐，张天麟，丁科迪，
申请(专利权)人：北京航星机器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11