專(zhuān)利名稱(chēng)：電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的方法及壓輥拉形的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓輥拉形鈦合金的方法及壓輥拉形的裝置，具體涉及一種電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的方法及壓輥拉形的裝置。
背景技術(shù)：
拉形是飛機(jī)蒙皮件的主要成形方法。傳統(tǒng)拉形基本原理是在板料彎曲時(shí)施加切向拉伸力，使板料剖面內(nèi)的應(yīng)力分布趨于均勻一致，從而減小回彈，提高了成形件的精度。然而采用傳統(tǒng)拉形機(jī)成形三維曲面零件已經(jīng)凸顯出諸多缺點(diǎn)，如生產(chǎn)只依靠經(jīng)驗(yàn)、缺乏理論指導(dǎo)、成形質(zhì)量不穩(wěn)定、廢品率高、設(shè)備成形控制較難、調(diào)試周期長(zhǎng)等。柔性壓輥拉形是一種新的拉形工藝，將使用夾鉗進(jìn)行拉伸包覆的傳統(tǒng)加載方式，改變?yōu)槭褂萌嵝詨狠伌怪毕聣旱募虞d方式，使板料成形。柔性壓輥拉形以壓的方式間接地產(chǎn)生切向拉力，可實(shí)現(xiàn)雙曲度曲面的柔性成形，可使成形件的有效成形區(qū)表面光滑，成形質(zhì)量較好，且回彈量小，成形精度尚ο此種方法在室溫下成形，適用于室溫塑性好的鋁合金成形，對(duì)于鈦合金無(wú)法成形。由于鈦及鈦合金具有低密度、高比強(qiáng)度、良好耐腐蝕性能等優(yōu)點(diǎn)，已有較大數(shù)量的飛機(jī)使用鈦合金來(lái)代替鋁合金，但鈦合金在采用傳統(tǒng)冷成形技術(shù)制造薄板零件方面，存在著難以克服的問(wèn)題，所需成形力大、回彈嚴(yán)重，很難實(shí)現(xiàn)其薄板零件的成形，必須采用熱成形法。在傳統(tǒng)的金屬坯料熱加工工藝中，加熱方式一般是將待成形坯料放入加熱爐中或?qū)⒋尚闻髁线B同模具一起置于加熱爐中進(jìn)行加熱，若采用第一種方法，待成形坯料加熱完畢后，要從爐體內(nèi)運(yùn)輸?shù)匠尚卧O(shè)備上，在此過(guò)程中，必然存在熱量的散失，造成能源浪費(fèi)， 待成形坯料散熱快，溫度不均勻，導(dǎo)致成形質(zhì)量不穩(wěn)定，并且高溫的待成形坯料還會(huì)帶來(lái)氧化、運(yùn)輸不便、危害環(huán)境等問(wèn)題；若采用第二種方法，由于對(duì)待成形坯料和模具整體進(jìn)行加熱，有絕大部分的熱量傳遞到了模具上，使得熱量的有效利用率很低，造成極大的能源浪費(fèi)。此外，在加熱過(guò)程中，模具與待成形坯料接收熱量的方式主要是熱輻射與熱傳導(dǎo)，熱量傳輸速度較慢，為了使待成形坯料達(dá)到均勻、較高成形溫度，加熱時(shí)間要很長(zhǎng)，因此，現(xiàn)有壓輥拉形鈦合金的加熱效率低，導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)工藝的低效率，不適應(yīng)批量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有壓輥拉形鈦合金的加熱效率低，導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)工藝的低效率，不適應(yīng)批量生產(chǎn)的問(wèn)題，進(jìn)而提供一種電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的方法及壓輥拉形的裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的方法如下步驟一根據(jù)待成形坯料的橫截面尺寸和電阻數(shù)據(jù)，選擇1000A-20000A的電流；步驟二將待成形坯料的外邊緣放置于電極與絕緣板之間，絕緣板與待成形坯料保持絕緣，通過(guò)提升油缸向待成形坯料加壓，使得電極與待成形坯料和絕緣板相接觸，此時(shí)，通電加熱，加熱速度為5 20°C /s ；步驟三通過(guò)紅外測(cè)溫儀實(shí)時(shí)測(cè)量待成形坯料的溫度，并依據(jù)其溫度實(shí)時(shí)調(diào)整電源的輸出電流，輸出電流的調(diào)整范圍為1000A-15000A ；步驟四當(dāng)待成形坯料的溫度達(dá)到700°C -930°c后，壓邊裝置向待成形坯料施壓， 并壓緊待成形坯料的邊緣，關(guān)閉電源，提升油缸下降復(fù)位；步驟五通過(guò)壓輥裝置向待成形坯料施壓，使待成形坯料發(fā)生塑性變形，待成形坯料與拉形模上的表面相貼合，最終完成塑性成形過(guò)程。本發(fā)明還提供了一種電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的裝置，它包括拉形模、支撐臺(tái)、上工作臺(tái)、下工作臺(tái)、兩組壓輥裝置和兩組壓邊裝置，拉形模固定安裝在支撐臺(tái)上，上工作臺(tái)設(shè)置在拉形模的上方，下工作臺(tái)設(shè)置在拉形模的兩側(cè)，壓輥裝置呈直線分設(shè)在上工作臺(tái)上，且壓輥裝置位于拉形模的外側(cè)，壓邊裝置設(shè)置在上工作臺(tái)和下工作臺(tái)上，且壓邊裝置分設(shè)在壓輥裝置的外側(cè)，電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的裝置還包括電源、導(dǎo)線、兩個(gè)絕緣板、兩個(gè)提升油缸和兩個(gè)電極，提升油缸豎直安裝在地面上，且兩個(gè)提升油缸分設(shè)在壓邊裝置的外側(cè)，絕緣板固裝在提升油缸的上端，電源設(shè)置在上工作臺(tái)上，兩個(gè)電極的電極端均通過(guò)導(dǎo)線與電源連接，且兩個(gè)電極均位于絕緣板的正上方。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果1.本發(fā)明通過(guò)利用電流流經(jīng)待成形坯料所產(chǎn)生的焦耳電阻熱直接對(duì)待成形坯料本身進(jìn)行加熱，加熱速度快，有效的提高了加熱的效率和能量的利用率。2.本發(fā)明的待成形坯料加熱到所需溫度后立即成形，有效的抑制了彈復(fù)，成形精度高，改善了產(chǎn)品的質(zhì)量。3.本發(fā)明成形所需的模具形狀簡(jiǎn)單，不需要凹模，降低了成本。4.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能完善，易于實(shí)現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的坯料在成形過(guò)程中的俯視圖；圖3是壓邊件工作狀態(tài)下的示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的方法如下步驟一根據(jù)待成形坯料的橫截面尺寸和電阻數(shù)據(jù)，選擇1000A-20000A的電流；步驟二 將待成形坯料的外邊緣放置于電極10與絕緣板8之間，絕緣板8與待成形坯料保持絕緣，通過(guò)提升油缸9向待成形坯料加壓，使得電極10與待成形坯料和絕緣板 8相接觸，此時(shí)，通電加熱，加熱速度為5 20°C /s ；步驟三通過(guò)紅外測(cè)溫儀11實(shí)時(shí)測(cè)量待成形坯料的溫度，并依據(jù)其溫度實(shí)時(shí)調(diào)整電源的輸出電流，輸出電流的調(diào)整范圍為1000A-15000A ；步驟四當(dāng)待成形坯料的溫度達(dá)到700°C -930°C后，壓邊裝置4向待成形坯料施壓，并壓緊待成形坯料的邊緣，關(guān)閉電源，提升油缸9下降復(fù)位；步驟五通過(guò)壓輥裝置3向待成形坯料施壓，使待成形坯料發(fā)生塑性變形，待成形坯料與拉形模1上的表面相貼合，最終完成塑性成形過(guò)程。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的裝置，它包括拉形模1、支撐臺(tái)2、上工作臺(tái)5-1、下工作臺(tái)5-2、兩組壓輥裝置3和兩組壓邊裝置4，拉形模1固定安裝在支撐臺(tái)2上，上工作臺(tái)5-1設(shè)置在拉形模 1的上方，下工作臺(tái)5-2設(shè)置在拉形模1的兩側(cè)，壓輥裝置3呈直線分設(shè)在上工作臺(tái)5-1上， 且壓輥裝置3位于拉形模1的外側(cè)，壓邊裝置4設(shè)置在上工作臺(tái)5-1和下工作臺(tái)5-2上，且壓邊裝置4分設(shè)在壓輥裝置3的外側(cè)，電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的裝置還包括電源6、 導(dǎo)線7、兩個(gè)絕緣板8、兩個(gè)提升油缸9和兩個(gè)電極10，提升油缸9豎直安裝在地面上，且兩個(gè)提升油缸9分設(shè)在壓邊裝置4的外側(cè)，絕緣板8固裝在提升油缸9的上端，電源6設(shè)置在上工作臺(tái)5-1上，兩個(gè)電極10的電極端均通過(guò)導(dǎo)線7與電源6連接，且兩個(gè)電極10均位于絕緣板8的正上方。本實(shí)施方式的電極10、待成形坯料和導(dǎo)線7形成通電回路，在所述的回路中待成形坯料的電阻要大于回路其它部分的電阻，所以電流會(huì)在待成形坯料上產(chǎn)生大量的焦耳熱，使其能夠在短時(shí)間內(nèi)(幾秒至幾十秒)被加熱至熱成形溫度。本實(shí)施方式的電源6的額定電壓為380V，工作時(shí)輸出電壓較小，4 50V。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的絕緣板8采用云母片、 陶瓷或石棉橡膠板制成。如此設(shè)置，絕緣效果好。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的裝置還包括紅外測(cè)溫儀11，紅外測(cè)溫儀11位于上工作臺(tái)5-1和下工作臺(tái)5-2的側(cè)面。如此設(shè)置，便于測(cè)量待成形坯料的溫度。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
三相同。
具體實(shí)施方式
五結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的每組壓輥裝置3均包括多個(gè)壓輥件3-1，每個(gè)壓輥件3-1均包括壓輥油缸3-2和壓輥滾子3-3，壓輥滾子3_3轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在壓輥油缸3-2上。如此設(shè)置，壓輥滾子3-3的動(dòng)力由壓輥油缸3-2提供，且所有壓輥油缸3-2的壓力相同，可進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，可使壓輥油缸3-2具有隨動(dòng)性，在拉形過(guò)程中，當(dāng)待成形坯料對(duì)壓輥滾子3-3的反作用力增大至與壓輥油缸3-2提供的動(dòng)力相平衡時(shí)，壓輥滾子3-3便自動(dòng)停止運(yùn)動(dòng)，柔性壓輥拉形過(guò)程即壓輥滾子3-3開(kāi)始下壓至停止的過(guò)程，成型過(guò)程中，多個(gè)壓輥件3-1的運(yùn)動(dòng)軌跡在側(cè)面觀察呈弧形。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一或四相同。
具體實(shí)施方式
六結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的每組壓邊裝置4均包括多個(gè)壓邊件4-1，每個(gè)壓邊件4-1均包括第一壓邊件4-2、第二壓邊件4-3、第一壓邊油缸 4-4和第二壓邊油缸4-5，第一壓邊油缸4-4設(shè)置在上工作臺(tái)5-1上，第二壓邊油缸4_5設(shè)置在下工作臺(tái)5-2上，第一壓邊件4-2設(shè)置在第一壓邊油缸4-4上，第二壓邊件4-3設(shè)置在第二壓邊油缸4-5上，第一壓邊件4-2扣裝在第二壓邊件4-3上，且扣合后的第一壓邊件4-2 和第二壓邊件4-3之間留有間隙。如此設(shè)置，壓邊裝置4起壓緊待成形坯料邊緣的作用，通過(guò)油缸的控制，來(lái)起到柔性壓邊作用，不參與加載，在待成形坯料上下兩側(cè)壓輥油缸3-2提供的壓力相等的情況下，壓邊能實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)性，即隨著壓輥滾子3-3的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
五相同。
具體實(shí)施方式
七結(jié)合圖1和圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的第一壓邊件4-2 和第二壓邊件4-3之間的間隙H為Imm-lOmm。如此設(shè)置，便于將待成形坯料壓制成形。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一或六相同。
具體實(shí)施方式
八結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的導(dǎo)線7的直徑為 Φ8πιπι-Φ9πιπι。如此設(shè)置，有效的避免了由于導(dǎo)線的電流過(guò)大導(dǎo)致的電源燒毀。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
二或七相同。
具體實(shí)施方式
九結(jié)合圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的多個(gè)壓輥件3-1的數(shù)量為5-10個(gè)。如此設(shè)置，有效的滿足了柔性壓輥條件。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
五相同。
具體實(shí)施方式
十結(jié)合圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的多個(gè)壓邊件4-1的數(shù)量為5-10個(gè)。如此設(shè)置，有效的滿足了壓邊條件。其它組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
六相同。
權(quán)利要求
1.一種電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的方法，其特征在于壓輥拉形鈦合金的方法如下步驟一根據(jù)待成形坯料的橫截面尺寸和電阻數(shù)據(jù)，選擇1000A-20000A的電流；步驟二 將待成形坯料的外邊緣放置于電極(10)與絕緣板(8)之間，絕緣板(8)與待成形坯料保持絕緣，通過(guò)提升油缸(9)向待成形坯料加壓，使得電極(10)與待成形坯料和絕緣板(8)相接觸，此時(shí)，通電加熱，加熱速度為5 20°C /s ；步驟三通過(guò)紅外測(cè)溫儀(11)實(shí)時(shí)測(cè)量待成形坯料的溫度，并依據(jù)其溫度實(shí)時(shí)調(diào)整電源的輸出電流，輸出電流的調(diào)整范圍為1000A-15000A ；步驟四當(dāng)待成形坯料的溫度達(dá)到700°C -930°C后，壓邊裝置向待成形坯料施壓， 并壓緊待成形坯料的邊緣，關(guān)閉電源，提升油缸(9)下降復(fù)位；步驟五通過(guò)壓輥裝置(3)向待成形坯料施壓，使待成形坯料發(fā)生塑性變形，待成形坯料與拉形模(1)上的表面相貼合，最終完成塑性成形過(guò)程。
2.一種電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的裝置，它包括拉形模(1)、支撐臺(tái)O)、上工作臺(tái)(5-1)、下工作臺(tái)(5-2)、兩組壓輥裝置(3)和兩組壓邊裝置G)，拉形模(1)固定安裝在支撐臺(tái)( 上，上工作臺(tái)(5-1)設(shè)置在拉形模(1)的上方，下工作臺(tái)(5- 設(shè)置在拉形模(1) 的兩側(cè)，壓輥裝置C3)呈直線分設(shè)在上工作臺(tái)(5-1)上，且壓輥裝置C3)位于拉形模(1)的外側(cè)，壓邊裝置(4)設(shè)置在上工作臺(tái)(5-1)和下工作臺(tái)(5- 上，且壓邊裝置(4)分設(shè)在壓輥裝置⑶的外側(cè)，其特征在于電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的裝置還包括電源(6)、導(dǎo)線(7)、兩個(gè)絕緣板(8)、兩個(gè)提升油缸(9)和兩個(gè)電極(10)，提升油缸(9)豎直安裝在地面上，且兩個(gè)提升油缸(9)分設(shè)在壓邊裝置(4)的外側(cè)，絕緣板(8)固裝在提升油缸(9)的上端，電源(6)設(shè)置在上工作臺(tái)(5-1)上，兩個(gè)電極(10)的電極端均通過(guò)導(dǎo)線(7)與電源 (6)連接，且兩個(gè)電極(10)均位于絕緣板(8)的正上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的裝置，其特征在于絕緣板 (8)采用云母片、陶瓷或石棉橡膠板制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的裝置，其特征在于電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的裝置還包括紅外測(cè)溫儀(11)，紅外測(cè)溫儀(11)位于上工作臺(tái)(5-1)和下工作臺(tái)(5-2)的側(cè)面。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的裝置，其特征在于每組壓輥裝置( 均包括多個(gè)壓輥件(3-1)，每個(gè)壓輥件(3-1)均包括壓輥油缸(3- 和壓輥滾子 (3-3)，壓輥滾子(3- 轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在壓輥油缸(3- 上。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的裝置，其特征在于每組壓邊裝置(4)均包括多個(gè)壓邊件G-1)，每個(gè)壓邊件(4-1)均包括第一壓邊件0-2)、第二壓邊件G-3)、第一壓邊油缸(4-4)和第二壓邊油缸G-5)，第一壓邊油缸(4-4)設(shè)置在上工作臺(tái)(5-1)上，第二壓邊油缸(4- 設(shè)置在下工作臺(tái)(5- 上，第一壓邊件(4- 設(shè)置在第一壓邊油缸(4-4)上，第二壓邊件(4- 設(shè)置在第二壓邊油缸(4- 上，第一壓邊件(4-2) 扣裝在第二壓邊件(4- 上，且扣合后的第一壓邊件(4- 和第二壓邊件(4- 之間留有間隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的裝置，其特征在于第一壓邊件(4-2)和第二壓邊件(4-3)之間的間隙(H)為Imm-lOmm。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或6所述的電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的裝置，其特征在于導(dǎo)線(7)的直徑為Φ 8mm-Φ 9mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的裝置，其特征在于多個(gè)壓輥件(3-1)的數(shù)量為5-10個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的裝置，其特征在于多個(gè)壓邊件G-1)的數(shù)量為5-10個(gè)。
全文摘要
電流輔助柔性壓輥拉形鈦合金的方法及壓輥拉形的裝置，它涉及一種壓輥拉形鈦合金的方法及壓輥拉形的裝置。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有壓輥拉形鈦合金的加熱效率低，導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)工藝的低效率，不適應(yīng)批量生產(chǎn)的問(wèn)題。本發(fā)明的壓輥拉形方法如下選擇1000A-20000A的電流；將待成形坯料的外邊緣放置于電極與絕緣板之間，加壓并通電加熱，加熱速度為5～20℃/s；通過(guò)紅外測(cè)溫儀測(cè)量待成形坯料的溫度；當(dāng)待成形坯料的溫度達(dá)到700℃-930℃后，壓邊裝置壓緊待成形坯料的邊緣；壓輥裝置向待成形坯料施壓，最終完成塑性成形過(guò)程。壓輥拉形的裝置的提升油缸豎直安裝在地面上，絕緣板固裝在提升油缸的上端，兩個(gè)電極的電極端均通過(guò)導(dǎo)線與電源連接。本發(fā)明用于鈦合金的壓輥拉形。
文檔編號(hào)B21D35/00GK102228933SQ20111010740
公開(kāi)日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者劉博洋, 張凱鋒, 楊波平, 王國(guó)峰, 王長(zhǎng)文, 郭曉云 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)