專利名稱：高強(qiáng)度耐高溫材料薄壁異型曲面波紋板零件的成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于板材成形技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及高強(qiáng)度耐高溫材料薄壁異型曲面波紋板零件的成形方法。
背景技術(shù)：
高強(qiáng)度耐高溫材料(如不銹鋼、高溫合金等)是工業(yè)熱能工程、航空、航天領(lǐng)域常用的材料之一。為了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)性能的提高以及輕量化，零件的壁厚逐漸減薄，薄壁和超薄壁厚零件日益增多，其尺寸精度和壁厚分布對(duì)其使用性能具有重要的影響，對(duì)成形技術(shù)提出了更高的要求。實(shí)踐證明，采用剛性模成形方法制造該類零件時(shí)容易產(chǎn)生嚴(yán)重局部變薄甚至開裂；采用聚氨酯橡膠等軟模成形時(shí)軟模材料耐高壓性差、變形量有限，曲面半徑較小的部位貼模性差，形狀尺寸誤差大；采用熱成形時(shí)需要對(duì)板材加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，并且需要選擇合適的成形速率，會(huì)改變板材的表面質(zhì)量，且成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決高強(qiáng)度耐高溫材料薄壁異型曲面波紋板零件成形時(shí)尺寸精度差、容易破裂的問題，提供一種高強(qiáng)度耐高溫材料薄壁異型曲面波紋板零件的成形方法，它由下列步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、將上頂部具有敞口的軟模材料倉內(nèi)腔中充滿粘性軟模材料；步驟二、將高強(qiáng)度、耐高溫、薄壁厚的板坯料放在軟模材料倉的上頂部上，然后把成形型模壓置于板坯料的上表面上，成形型模的型腔朝向下方并與軟模材料倉的敞口相對(duì)應(yīng)；步驟三、在軟模材料倉內(nèi)從粘性軟模材料的底端向上推動(dòng)粘性軟模材料，使板坯料向上貼合在成形型模型腔的內(nèi)表面上即可完成成形步驟。
本發(fā)明成形方法的特點(diǎn)在于對(duì)于高強(qiáng)度耐高溫材料薄壁零件采用室溫成形方法，而不是傳統(tǒng)的熱成形，室溫成形方法為軟模成形，軟模材料為一種半固態(tài)粘性物質(zhì)。通過注入加載方法使粘性物質(zhì)將力傳遞到板坯料表面，使板坯料發(fā)生變形，容納半固態(tài)粘性軟模材料的模具稱為軟模材料倉，并通過柱塞加載推動(dòng)軟模材料倉內(nèi)的粘性軟模材料。通過把半固態(tài)的粘性物質(zhì)作為軟模材料，可以充分利用其高壓下流動(dòng)性好的特點(diǎn)，且半固態(tài)粘性軟模材料容易密封，因此可以較容易地在板坯料表面建立高壓，能夠一次成形出曲面半徑較小的復(fù)雜形狀異型曲面波紋板零件。粘性軟模材料具有較強(qiáng)的應(yīng)變速率敏感性，可以在板坯料表面建立非均勻的壓力分布，適應(yīng)于板坯料變形過程應(yīng)力的變化，粘性軟模材料與板坯料界面的粘性附著力可以促進(jìn)板坯料向變形較大區(qū)域流動(dòng)，提高成形零件壁厚分布的均勻性。與已有成形方法比較，該方法成形的高強(qiáng)度耐高溫材料薄壁異型曲面波紋板零件具有尺寸精度高、表面質(zhì)量好、模具結(jié)構(gòu)簡單和制造成本低的優(yōu)點(diǎn)，所述的波紋板局部曲面半徑最小可以達(dá)到2.3mm，適合于工業(yè)熱能工程、飛機(jī)、航天器及汽車等領(lǐng)域薄壁異型曲面波紋板零件的成形制造。


圖1是本發(fā)明方法加工的高強(qiáng)度耐高溫材料薄壁異型曲面波紋板零件的示意圖，圖2是圖1中A處的放大剖視圖，圖3是實(shí)施方式一中板坯料3成形前初始狀態(tài)及其設(shè)置在成形型模1與軟模材料倉5之間的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是實(shí)施方式一中通過柱塞6加載粘性軟模材料時(shí)的示意圖，圖5是板坯料3完全貼模時(shí)的示意圖，圖6是卸載粘性軟模材料后的示意圖，圖7是實(shí)施方式七中軟模材料倉5的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1至圖6具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式由下列步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、將上頂部具有敞口的軟模材料倉5內(nèi)腔中充滿粘性軟模材料4；步驟二、將高強(qiáng)度、耐高溫、薄壁厚的板坯料3放在軟模材料倉5的上頂部上，然后把成形型模1壓置于板坯料3的上表面上，成形型模1的型腔朝向下方并與軟模材料倉5的敞口相對(duì)應(yīng)；步驟三、在軟模材料倉5內(nèi)從粘性軟模材料4的底端通過柱塞6向上推動(dòng)粘性軟模材料4，使板坯料3向上貼合在成形型模1的型腔內(nèi)表面上，成形出所設(shè)計(jì)形狀的波紋板零件。上述步驟都是在室溫下進(jìn)行的，不需要加熱。所述軟模材料倉5的內(nèi)腔是“漏斗”形。如此設(shè)置，“漏斗”形內(nèi)腔的上部敞口與型模型腔對(duì)應(yīng)的面積大，有利于板坯料3的向上貼合，“漏斗”形內(nèi)腔下端的圓柱孔有利于柱塞6放置并向上推動(dòng)粘性軟模材料4。
具體實(shí)施方式
二下面結(jié)合圖4具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同點(diǎn)是在步驟二，板坯料3的外緣夾在軟模材料倉5上頂面的邊緣和成形型模1下表面的邊緣之間，成形型模1對(duì)板坯料3的壓邊力小于20MPa，板坯料3外邊緣處設(shè)置有密封圈2。如此設(shè)置，能夠防止粘性軟模材料4從成形型模1與軟模材料倉5的接觸面處漏出。其它步驟與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同點(diǎn)是在步驟三中，軟模材料倉5內(nèi)的粘性軟模材料4的壓強(qiáng)為小于130MPa。其它步驟與實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同點(diǎn)是板坯料3是不銹鋼、鎳基高溫合金或鐵基高溫合金。不銹鋼的牌號(hào)如1Cr18Ni9Ti，0Cr18Ni9等。鎳基高溫合金如GH3044，GH4169，GH99等。鐵基高溫合金如GH161，GH13等。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同點(diǎn)是板坯料3的壁厚在0.3mm至1.5mm之間。
具體實(shí)施方式
六下面結(jié)合圖3具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同點(diǎn)是粘性軟模材料4為分子量在400,000～600,000g/mol之間、粘度在10,000～16,000Pa·s之間的高分子聚合物材料，并且其物態(tài)為半固態(tài)。例如甲基乙烯基硅橡膠。
具體實(shí)施方式
七下面結(jié)合圖7具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同點(diǎn)是軟模材料倉5內(nèi)開有一至十個(gè)“漏斗”形內(nèi)腔5-1，所有內(nèi)腔5-1的軸心線互相平行且內(nèi)部充滿粘性軟模材料4。如此設(shè)置，通過在軟模材料倉5的不同內(nèi)腔5-1中施加不同的壓力，在板坯料3的表面上建立壓力梯度，有利于提高成形精度。
權(quán)利要求
1.高強(qiáng)度耐高溫材料薄壁異型曲面波紋板零件的成形方法，其特征在于它由下列步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、將上頂部具有敞口的軟模材料倉內(nèi)腔中充滿粘性軟模材料；步驟二、將高強(qiáng)度、耐高溫、薄壁厚的板坯料放在軟模材料倉的上頂部上，然后把成形型模壓置于板坯料的上表面上，成形型模的型腔朝向下方并與軟模材料倉的敞口相對(duì)應(yīng)；步驟三、在軟模材料倉內(nèi)從粘性軟模材料的底端向上推動(dòng)粘性軟模材料，使板坯料向上貼合在成形型模的型腔內(nèi)表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度耐高溫材料薄壁異型曲面波紋板零件的成形方法，其特征在于所述軟模材料倉(5)的內(nèi)腔是“漏斗”形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度耐高溫材料薄壁異型曲面波紋板零件的成形方法，其特征在于步驟三中在軟模材料倉(5)內(nèi)從粘性軟模材料(4)的底端通過柱塞(6)向上推動(dòng)粘性軟模材料(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度耐高溫材料薄壁異型曲面波紋板零件的成形方法，其特征在于在步驟二中，板坯料(3)的外緣夾在軟模材料倉(5)上頂面的邊緣和成形型模(1)下表面的邊緣之間，成形型模(1)對(duì)板坯料(3)的壓邊力小于20MPa，板坯料(3)外邊緣處設(shè)置有密封圈(2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度耐高溫材料薄壁異型曲面波紋板零件的成形方法，其特征在于在步驟三中，軟模材料倉(5)內(nèi)的粘性軟模材料(4)的壓強(qiáng)為小于130MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度耐高溫材料薄壁異型曲面波紋板零件的成形方法，其特征在于板坯料(3)是不銹鋼、鎳基高溫合金或鐵基高溫合金。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度耐高溫材料薄壁異型曲面波紋板零件的成形方法，其特征在于板坯料(3)的壁厚在0.3mm～1.5mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度耐高溫材料薄壁異型曲面波紋板零件的成形方法，其特征在于粘性軟模材料(4)為分子量在400,000～600,000g/mol之間、粘度在10,000～16,000Pa·s之間的高分子聚合物材料，并且其物態(tài)為半固態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高強(qiáng)度耐高溫材料薄壁異型曲面波紋板零件的成形方法，其特征在于粘性軟模材料(4)為甲基乙烯基硅橡膠。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度耐高溫材料薄壁異型曲面波紋板零件的成形方法，其特征在于軟模材料倉(5)內(nèi)開有一至十個(gè)“漏斗”形內(nèi)腔(5-1)，所有內(nèi)腔(5-1)的軸心線互相平行且內(nèi)部充滿粘性軟模材料(4)。
全文摘要
高強(qiáng)度耐高溫材料薄壁異型曲面波紋板零件的成形方法，本發(fā)明屬于板材零部件成形方法，它解決了高強(qiáng)度耐高溫材料薄壁異型曲面波紋板零件成形尺寸精度低、容易破裂的問題，本發(fā)明采用室溫軟模成形，軟模材料為粘性物質(zhì)，它由下列步驟實(shí)現(xiàn)一、將上頂部具有敞口的軟模材料倉內(nèi)腔中充滿粘性軟模材料；二、將板坯料放在軟模材料倉的上頂部上，然后把成形型模壓置于板坯料的上表面上，成形型模的型腔朝向下方并與軟模材料倉的敞口相對(duì)應(yīng)；三、在軟模材料倉內(nèi)從粘性軟模材料的底端向上推動(dòng)粘性軟模材料，使板坯料向上貼合在成形型模的型腔內(nèi)表面上。本方法具有成形尺寸精度高，表面質(zhì)量好、模具結(jié)構(gòu)簡單和制造成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B21D26/00GK1962108SQ20061015105
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2006年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月24日
發(fā)明者王忠金, 王仲仁, 劉建光, 高鐵軍 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)