异种合金多层蜂窝复合板短流程颗粒介质成形方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种异种合金多层蜂窝复合板短流程颗粒介质成形方法及装置，具体步骤为：合金板进行表面预处理；将合金板进行铺排；利用扩散连接对预制备的异种合金复合板进行冶金连接：将异种合金复合板置于电阻炉中，将电阻炉等梯度加热至扩散连接的预设温度；将左冲头和右冲头分别压入第一型腔与第二型腔，通过改变压力机控制电流频率，对成形装置中压板、模具和冲头以及与异种合金复合板表面的接触区域进行脉冲加压；异种合金复合板进行保温保压处理；利用固体颗粒对异种合金复合板进行成形；梯度降温并卸载，得到异种合金多层蜂窝复合板。本发明专利技术将成形制备和相邻金属层的扩散连接集成一体，扩散连接冶金结合效果均匀，成形效率较高。效率较高。效率较高。

【技术实现步骤摘要】
异种合金多层蜂窝复合板短流程颗粒介质成形方法及装置


[0001]本专利技术涉及异种合金复合板成形
，特别涉及一种异种合金多层蜂窝复合板短流程颗粒介质成形方法及其成形装置。

技术介绍

[0002]异种合金复合材料可以由两种或两种以上性能不同的材料通过化学方法或物理冶金结合成为整体。异种合金复合材料可以有效减少稀有合金的消耗，实现各组元资源材料的最优配置。目前，异种合金复合板的主要制备方法有爆炸复合法和热轧法等。爆炸复合法的制备条件苛刻，且其均匀度和安全性能还有待提高，热轧法对轧机要求较高，而冶金结合，工艺简单，可以使复合板具备良好的工艺性能。
[0003]目前异种合金蜂窝复合板成形构件主要为单层，异种合金多层蜂窝复合板主要由单层异种合金蜂窝复合板复合成形，流程复杂，效率较低。因此，设计一种工艺方法、条件简单，复合效果好，设备简单的异种合金多层蜂窝复合板短流程颗粒介质成形方法及装置是十分有必要的，短流程指异种合金多层蜂窝复合板短流程固体颗粒成形在单道工序中完成，即复合板先进行扩散连接，再进行固体颗粒胀形，且扩散连接与固体颗粒胀形均在该专利技术所述装置中完成。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种异种合金多层蜂窝复合板短流程颗粒介质成形方法及装置，利用扩散连接冶金结合对通过铺排得到的预制备的异种合金复合板进行连接，主要通过成形装置中的电阻炉等梯度加热至扩散连接的预设温度，并通过成形装置进行脉冲加压进行扩散连接；接着采用固体颗粒成形技术，使异种合金复合板胀形成多层蜂窝状结构，在该过程中异种合金复合板的牵伸力均匀，成形时的压力均匀，从而将异种合金复合板的扩散连接
‑
固体颗粒成形制备过程以及成形过程集成一体，实现单道工序制造多层异种合金蜂窝复合板，提高了生产效率。
[0005]本专利技术提供了一种异种合金多层蜂窝复合板短流程颗粒介质成形方法，具体实施步骤如下：
[0006]S1、制备合金板并进行表面预处理，所述合金板包括第一合金板、第二合金板和第三合金板；
[0007]S2、将合金板进行铺排：
[0008]S21、将第二合金板放置于两个相同的第一合金板之间，制成多个结构相同的层合板；
[0009]S22、取多个第三合金板以等间距方式放置于两个相同的层合板之间，得到预制备的异种合金复合板；
[0010]S3、利用扩散连接冶金结合对预制备的异种合金复合板进行连接：
[0011]S31、对步骤S22得到的预制备的异种合金复合板的扩散连接面进行打磨和干燥处
理，同时在预制备的异种合金复合板中未置第三合金板的区域喷涂隔离剂；
[0012]S32、将S31处理的异种合金复合板置于电阻炉中，并将电阻炉抽真空至0.09MPa，并以预设速度15℃/min利用温度控制系统以及热电偶将电阻炉等梯度加热至扩散连接的预设温度，在预设温度下异种合金复合板的扩散系数表达式为：
[0013]D＝Ee
‑
q/KT
[0014]式中，D为在预设温度下的扩散系数，K为波尔兹曼常数，q为扩散激活能，E为比例系数，T为预设温度，e为自然对数的底；
[0015]S33、将左冲头和右冲头分别压入第一型腔和第二型腔，通过改变压力机的控制电流频率，对成形装置中上压板、下压板、上模具、下模具、左冲头、右冲头以及与异种合金复合板表面的接触区域进行脉冲加压，脉冲加压使异种合金复合板的扩散连接效果更佳，压力以预设速度等梯度加载至8～20MPa；
[0016]S34、对电阻炉内的异种合金复合板进行保温保压处理，保温完成后关闭电阻炉并冷却至室温，此时异种合金复合板中相邻合金板完成扩散连接；
[0017]S4、利用固体颗粒对异种合金复合板进行成形：
[0018]S41、将位于压力机右侧的右液压缸的右冲头退出异种合金复合板的第二型腔，并在第二型腔内部添加固体颗粒，使固体颗粒充满整个第二型腔；
[0019]S42、将位于压力机右侧的右液压缸的右冲头压入异种合金复合板的第二型腔，冲头压入异种合金复合板的压入量的表达式为：
[0020][0021]式中，h为压头压入量，a为第三合金板的宽度，b为第三合金板的厚度，z为变形区的有效计算长度，y是初始压头的距离，α为固体颗粒压缩系数；
[0022]S43、将充满固体颗粒的异种合金复合板加热至400～470℃，并保持温度不变；
[0023]S44、保持成形装置中上压板和下压板的压力不变，并利用压力控制系统分别控制位于压力机上端的与上液压缸连接的上模具上移，位于压力机下端的与顶出缸连接的下模具下移，为异种合金复合板进行固体颗粒成形预留成形空间；
[0024]S45、利用压力控制系统分别控制固定在左液压缸的左冲头和固定在右液压缸的右冲头向固体颗粒梯度加压，使异种合金复合板的压力为20～30MPa，直至异种合金复合板贴紧上模具和下模具，此时上模具向下移动2
‑
5mm，下模具向上移动2
‑
5mm，并胀形成多层蜂窝状结构，此时继续保温保压，直至异种金属合金多层蜂窝板完全成形；
[0025]S5、通过温度控制系统对电阻炉进行梯度降温，通过压力控制系统分别对成形装置中左液压缸、右液压缸、上液压缸和顶出缸降压进行卸载，并进行脱模，得到蜂窝状异种合金复合板。
[0026]可优选的是，所述第一合金板和所述第三合金板为异种合金，所述第二合金板和所述第三合金板为同种合金，所述第一合金板和所述第二合金板的外形结构相同，所述第二合金板宽度为所述第三合金板宽度的3n倍；相邻两个第三合金板之间距离为两个沟壑之间距离的3倍，且沟壑位于相邻两个第三合金板中间。
[0027]可优选的是，在步骤S1中，所述表面预处理，其包括刻蚀沟壑、去氧化层和干燥；刻
蚀沟壑起到引导作用，异种合金复合板在轴向力的作用下将沿着事先加工好的沟壑发生变形最终逐渐胀形成蜂窝状。
[0028]可优选的是，在步骤S32中，所述预设温度为400～470℃。
[0029]可优选的是，所述刻蚀沟壑位于所述第一合金板和所述第三合金板接触的一侧，所述沟壑的深度为80微米，所述沟壑弧面对应圆心角为120
°
。
[0030]可优选的是，在步骤S4中，所述固体颗粒为氮化硅陶瓷球和二硫化钼，直径在0.3～0.8mm之间。
[0031]本专利技术的另外一方面，提供一种利用前述异种合金多层蜂窝复合板短流程颗粒介质成形方法的异种合金多层蜂窝复合板短流程固体颗粒成形装置，其包括上液压缸、压力机、电阻炉、左液压缸、左冲头、下压板、下模具、顶出缸、上模具、上压板、右冲头和右液压缸；所述电阻炉位于所述压力机的中部，所述上液压缸的安装端和所述压力机的上端连接，所述上液压缸的运动端分别与所述上模具和所述上压板连接，所述顶出缸的安装端和所述压力机的下端连接，所述顶出缸的运动端分别与所述下模具和所述下压板连接，所述左液压缸的安装端和所述右液压缸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异种合金多层蜂窝复合板短流程颗粒介质成形方法，其特征在于，具体实施步骤如下：S1、制备合金板并进行表面预处理，所述合金板包括第一合金板、第二合金板和第三合金板；S2、将合金板进行铺排：S21、将第二合金板放置于两个相同的第一合金板之间，制成多个结构相同的层合板；S22、取多个第三合金板以等间距方式放置于两个相同的层合板之间，得到预制备的异种合金复合板；S3、利用扩散连接冶金结合对预制备的异种合金复合板进行连接：S31、对步骤S22得到的预制备的异种合金复合板的扩散连接面进行打磨和干燥处理，同时在预制备的异种合金复合板中未置第三合金板的区域喷涂隔离剂；S32、将S31处理的异种合金复合板置于电阻炉中，并将电阻炉抽真空至0.09MPa，并以预设速度15℃/min利用温度控制系统以及热电偶将电阻炉等梯度加热至扩散连接的预设温度，在预设温度下异种合金复合板的扩散系数表达式为：D＝Ee
‑
q/KT
式中，D为在预设温度下的扩散系数，K为波尔兹曼常数，q为扩散激活能，E为比例系数，T为预设温度，e为自然对数的底；S33、将左冲头和右冲头分别压入第一型腔和第二型腔，通过改变压力机的控制电流频率，对成形装置中上压板、下压板、上模具、下模具、左冲头、右冲头以及与异种合金复合板表面的接触区域进行脉冲加压，脉冲加压使异种合金复合板的扩散连接效果更佳，压力以预设速度等梯度加载至8～20MPa；S34、对电阻炉内的异种合金复合板进行保温保压处理，保温完成后关闭电阻炉并冷却至室温，此时异种合金复合板中相邻合金板完成扩散连接；S4、利用固体颗粒对异种合金复合板进行成形：S41、将位于压力机右侧的右液压缸的右冲头退出异种合金复合板的第一型腔，并在第二型腔内部添加固体颗粒，使固体颗粒充满整个第二型腔；S42、将位于压力机右侧的右液压缸的右冲头压入异种合金复合板的第二型腔，冲头压入异种合金复合板的压入量的表达式为：式中，h为压头压入量，a为第三合金板的宽度，b为第三合金板的厚度，z为变形区的有效计算长度，y是初始压头的距离，α为固体颗粒压缩系数；S43、将充满固体颗粒的异种合金复合板加热至400～470℃，并保持温度不变；S44、保持成形装置中上压板和下压板的压力不变，并利用压力控制系统分别控制位于压力机上端的与上液压缸连接的上模具上移，位于压力机下端的与顶出缸连接的下模具下移，为异种合金复合板进行固体颗粒成形预留成形空间；S45、利用压力控制系统分别控制固定在左液压缸的左冲头和固定在右液压缸的右冲
头向固体颗粒梯度加压，使异种合金复合板的压力为20～30MPa，直至异种合金复合板的上表面和下表面分别贴紧上模具和下模具，此时上模具向下移动2
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5mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丙，张新楠，刘浩，赵长财，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：