【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及成形设备，具体涉及一种基于感应辅热与磁流体冷却的杆件在轨成形机构与方法。
技术介绍
1、在太空环境中制造复合材料卷管的工艺过程，用于制造内植层合杆件。传统的地面水冷或油冷散热方式在真空环境下无法满足要求。在热传递过程中，由于缺乏空气传热条件，需要高效加热方法。
2、在轨条件下，由于存在重力、温度和真空等特殊条件，传统的焊接方法往往不适用或受到一些限制。在独特的太空环境中，引入焊接技术面临着一些挑战。首先，重力的缺乏导致熔融材料的流动行为与地球上的焊接有所不同。其次，极端温度差异和真空环境使得热量传递和材料热响应的特性发生变化，需要采取相应的措施进行调节。因此，需要开发适用于太空环境的专门焊接技术，以满足太空器件的制造需求。
3、由于在轨制造卷管成形在极端温度条件下进行，经地面实验发现，只有在有效的降温条件下才能确保杆件的成形工艺。然而，地面常用的冷却介质无法满足太空环境下的极端条件。使用常规冷却介质可能会导致成形缺陷，如孔洞、夹杂、大范围未缝合、开裂和张口等问题。因此，需要开发适应太空环境的新型冷却介质，以解决这些成形缺陷的问题。
4、太空环境中的特殊条件导致熔融材料行为与地面上的焊接有所不同，需要适应太空环境的专门焊接技术。而且在轨制造卷管成形焊接需要有效的降温条件，但常规冷却介质无法满足太空环境下的要求，导致成形缺陷，传统加热形式在真空环境下由于缺乏空气介质而导致加热效率低。
技术实现思路
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于感应辅热与磁流体冷却的杆件在轨成形机构，包括：支座；熔融弯曲成形模具，设于所述支座上，所述熔融弯曲成形模具的一端设有进料口，所述进料口用于输送内置金属层材料件；所述熔融弯曲成形模具内设有渐变弯曲成形模腔，所述熔融弯曲成形模具上缠绕弯曲导电线圈，所述弯曲导电线圈用于加热所述内置金属层材料件，并在所述渐变弯曲成形模腔内弯曲成具有开口的杆状结构；熔融缝合结构，设于所述熔融弯曲成形模具远离所述进料口的一端，所述熔融缝合结构的直径小于所述渐变弯曲成形模腔的直径，所述具有开口的杆状结构在所述熔融缝合结构缝合成封闭杆状结构；冷却结构，设于所述熔融缝合结构远离所述熔融弯曲成形模具的一端，所述冷却结构包括壳体和引出模具、以及磁流体，所述磁流体设于所述壳体上，所述引出模具位于所述壳体内，所述引出模具用于引出所述封闭杆状结构；供电结构，与所述熔融弯曲成形模具和熔融缝合结构、以及冷却结构连接。
3、进一步地，所述渐变弯曲成形模腔包括依次连接的平铺段和弯曲段、以及杆状成形段，所述平铺段位于所述进料口处，所述弯曲段用于连接所述平铺段和杆状成形段。
4、进一步地，所述弯曲导电线圈包括内部导电线圈和外部导电线圈，所述内部导电线圈位于熔融弯曲成形模具的内部，所述外部导电线圈位于所述熔融弯曲成形模具的外部。
5、进一步地，所述熔融弯曲成形模具的外部套设有电磁屏蔽外壳。
6、进一步地，所述熔融缝合结构的外壁上设有缝合导电线圈。
7、进一步地，所述熔融缝合结构与冷却结构之间设有均温管。
8、进一步地，所述冷却结构包括：冷却管，具有多个，所述冷却管设于所述壳体内，所述磁流体设于所述冷却管内；通电导线，设于所述壳体上。
9、进一步地，所述冷却结构还包括隔热层，所述隔热层设于所述通电导线与壳体之间。
10、进一步地，所述内置金属层材料件包括一类碳纤维铺层和二类碳纤维铺层、以及金属网铺层，所述金属网铺层位于所述一类碳纤维铺层和二类碳纤维铺层之间。
11、本专利技术还提供了一种基于感应辅热与磁流体冷却的杆件在轨成形机构制作的成形方法，包括：
12、通过进料口将内置金属层材料件输送至渐变弯曲成形模腔内，利用弯曲导电线圈对所述熔融弯曲成形模具加热，渐变弯曲成形模腔挤压所述内置金属层材料件，板状的所述内置金属层材料件经过加热和所述熔融弯曲成形模具制作成具有开口的杆状结构，然后，所述具有开口的杆状结构经过直径小于所述渐变弯曲成形模腔的直径的熔融缝合结构，此时，依然对所述具有开口的杆状结构进行加热，再经过直径小于所述渐变弯曲成形模腔的直径的所述熔融缝合结构进行缝合，将所述具有开口的杆状结构缝合成封闭杆状结构，最后，所述封闭杆状结构经过冷却结构，利用磁流体对所述封闭杆状结构进行冷却，再利用引出模具将冷却后的封闭杆状结构引出冷却结构，得到制作成形的封闭杆状结构。
13、本专利技术技术方案，具有如下优点：
14、1.本专利技术提供的基于感应辅热与磁流体冷却的杆件在轨成形机构，包括：支座；熔融弯曲成形模具，设于所述支座上，所述熔融弯曲成形模具的一端设有进料口，所述进料口用于输送内置金属层材料件；所述熔融弯曲成形模具内设有渐变弯曲成形模腔，所述熔融弯曲成形模具上缠绕弯曲导电线圈，所述弯曲导电线圈用于加热所述内置金属层材料件，并在所述渐变弯曲成形模腔内弯曲成具有开口的杆状结构；熔融缝合结构，设于所述熔融弯曲成形模具远离所述进料口的一端，所述熔融缝合结构的直径小于所述渐变弯曲成形模腔的直径，所述具有开口的杆状结构在所述熔融缝合结构缝合成封闭杆状结构；冷却结构，设于所述熔融缝合结构远离所述熔融弯曲成形模具的一端，所述冷却结构包括壳体和引出模具、以及磁流体，所述磁流体设于所述壳体上，所述引出模具位于所述壳体内，所述引出模具用于引出所述封闭杆状结构；供电结构，与所述熔融弯曲成形模具和熔融缝合结构、以及冷却结构连接。
15、通过在支座上设置熔融弯曲成形模具，即利用支座对熔融弯曲成形模具进行支撑；同时，该熔融弯曲成形模具的一端设有进料口，可通过进料口将内置金属层材料件输送至熔融弯曲成形模具内进行弯曲成形。其中，渐变弯曲成形模具型腔上设置弯曲导电线圈，当内置金属层材料件输送至渐变弯曲成形型腔内时，利用弯曲导电线圈对该熔融弯曲成形模具加热，内置金属层材料件4在模腔5内加热成形，从而将板状的内置金属层材料件经过加热和熔融弯曲成形模具制作成具有开口的杆状结构，该开口为沿着杆状结构的长度方向上设置。然后，该具有开口的杆状结构经过直径小于渐变弯曲成形模腔的直径的熔融缝合结构，在该阶段，依然对具有开口的杆状结构进行加热，从而增加具有开口的杆状结构的热塑性，使得该具有开口的杆状结构更易成形，再经过直径小于渐变弯曲成形模腔的直径的熔融缝合结构进行缝合，从而将具有开口的杆状结构缝合成封闭杆状结构，最后，该封闭杆状结构经过冷却结构，可利用磁流体对封闭杆状结构进行冷却，然后，再利用引出模具将冷却后的封闭杆状结构引出冷却结构，则可得到制作成形的封闭杆状结构。
16、在空间桁架结构在轨建造过程中，通过采用感应辅热技术对内植金属层合材料件进行卷管成形，解决了传统加热形式在真空环境下由于缺乏空气介质而导本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于感应辅热与磁流体冷却的杆件在轨成形机构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于感应辅热与磁流体冷却的杆件在轨成形机构，其特征在于，所述渐变弯曲成形模腔（5）包括依次连接的平铺段（14）和弯曲段（15）、以及杆状成形段（16），所述平铺段（14）位于所述进料口（3）处，所述弯曲段（15）用于连接所述平铺段（14）和杆状成形段（16）。
3.根据权利要求2所述的基于感应辅热与磁流体冷却的杆件在轨成形机构，其特征在于，所述弯曲导电线圈（7）包括内部导电线圈（17）和外部导电线圈（18），所述内部导电线圈（17）位于熔融弯曲成形模具（2）的内部，所述外部导电线圈（18）位于所述熔融弯曲成形模具（2）的外部。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于感应辅热与磁流体冷却的杆件在轨成形机构，其特征在于，所述熔融弯曲成形模具（2）的外部套设有电磁屏蔽外壳（19）。
5.根据权利要求4所述的基于感应辅热与磁流体冷却的杆件在轨成形机构，其特征在于，所述熔融缝合结构（8）的外壁上设有缝合导电线圈（20）。
6.根据权利
7.根据权利要求6所述的基于感应辅热与磁流体冷却的杆件在轨成形机构，其特征在于，所述冷却结构（9）包括：
8.根据权利要求7所述的基于感应辅热与磁流体冷却的杆件在轨成形机构，其特征在于，所述冷却结构（9）还包括隔热层（24），所述隔热层（24）设于所述通电导线（23）与壳体（10）之间。
9.根据权利要求8所述的基于感应辅热与磁流体冷却的杆件在轨成形机构，其特征在于，所述内置金属层材料件（4）包括一类碳纤维铺层（25）和二类碳纤维铺层（26）、以及金属网铺层（27），所述金属网铺层（27）位于所述一类碳纤维铺层（25）和二类碳纤维铺层（26）之间。
10.一种采用权利要求1-9中任一项所述的基于感应辅热与磁流体冷却的杆件在轨成形机构制作的成形方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于感应辅热与磁流体冷却的杆件在轨成形机构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于感应辅热与磁流体冷却的杆件在轨成形机构，其特征在于，所述渐变弯曲成形模腔（5）包括依次连接的平铺段（14）和弯曲段（15）、以及杆状成形段（16），所述平铺段（14）位于所述进料口（3）处，所述弯曲段（15）用于连接所述平铺段（14）和杆状成形段（16）。
3.根据权利要求2所述的基于感应辅热与磁流体冷却的杆件在轨成形机构，其特征在于，所述弯曲导电线圈（7）包括内部导电线圈（17）和外部导电线圈（18），所述内部导电线圈（17）位于熔融弯曲成形模具（2）的内部，所述外部导电线圈（18）位于所述熔融弯曲成形模具（2）的外部。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于感应辅热与磁流体冷却的杆件在轨成形机构，其特征在于，所述熔融弯曲成形模具（2）的外部套设有电磁屏蔽外壳（19）。
5.根据权利要求4所述的基于感应辅热与磁流体冷却的杆件在轨成形机构，其特征在于，所述熔融缝合...
【专利技术属性】
技术研发人员：颜家勇，李鹏，郭轩宇，耿超，徐博，杨飞，张利新，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：
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