CN104668319A - 一种复合薄板波纹结构成形装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合薄板波纹结构成形装置及方法。该方法是将复合薄板坯料放置于模具型腔内，凸模在压力机的作用下向下运动，通过模具施加在坯料上力是坯料发生塑性变形，成形出所要的结构、形状与尺寸。本发明方法具有工艺简单、成本低、效率高、材料利用率高、易于实现批量化生产等特点。

Description

一种复合薄板波纹结构成形装置及方法

技术领域

本发明涉及复合薄板波纹结构精密制造领域，具体涉及一种复合薄板波纹结构成形装置及方法。

背景技术

金属复合板是指在一层金属板上覆以另外一种金属，以达到在不降低使用效果（防腐性能、机械强度等）的前提下节约资源、降低成本、多功能化的效果，主要应用在防腐、压力容器制造，电建、石化、医药、轻工、汽车等行业。由于异质材料复合的性能功能化和较低的成本及应用范围广泛，提高了传统材料的发展潜力。

以铜铝复合材料为例，铜材的导热性能好，散热性能差，铝材的导热性能差而散热性能优。而铜铝复合材料的散热性能随着铜含量的增高而降低，其导热性能随着铜含量的升高而升高。因此合适比例的铜铝复合材料可做到导热性能和散热性能的均衡，充分发挥铜材料导热性能和铝材的散热性能。换热器主要集中于石油、化工、冶金、电力、船舶、集中供暖、制冷空调、机械、食品、制药等领域。波纹通道结构部件是换热器中的核心部件之一，起到导热和散热的功能。同时，当波纹通道结构尺寸微细化之后，面积体积比显著增大，表面作用增强，热传递效率能比常规尺度提高2~3个数量级。铜铝换热器的综合散热性能优于纯铜、纯铝材料，是一种良好的散热材料。因此，开展铜铝等复合薄板换热器中宏观和微观波纹结构高效加工技术研究，具有十分重要的经济意义。

中国专利文献CN102975015A(专利申请号201210460003.4)公开了一种金属蜂窝半正六边形波纹结构成形装置的组装装置，用于成形齿杆与链条的装配，包括：一机架；一安装板；对称设置于机架上下边缘的张紧机构；对称设置于机架左边缘上下两端的锁紧机构；对称设置于机架右边缘上下两端的连接机构；所述的成形齿杆铺设于安装板上，锁紧机构将成形齿杆的上下端固定，链条的一端固定于张紧机构，另一端固定于连接机构，张紧机构调节链条的紧绷程度，使成形齿杆与链条装配后成形齿杆的齿面保持在同一水平面上。本发明的组装装置具有高精度，结构简单，操作方便的优点。

中国专利文献CN104060938A(专利申请号201310171436.2)公开了横截面为曲线形状的复层百叶窗帘片及其制造方法，本发明公开的是横截面为曲线形状的复层百叶窗帘片，包括上面层、中间层和下面层，所述中间层为金属片；其制造方法按照下列步骤进行：①选取上面层、中间层和下面层，其长度为窗帘片所需长度、宽度是多片窗帘片的宽度；②选用粘合剂将上面层、中间层和下面层依次粘贴叠合成复层板块；③将复层板块放置于上下对应的连续相同周期、相同曲线形状组成的模具中压制出曲线板块；④沿曲线板块的长度方向切割，取得横截面为曲线形状的复层百叶窗帘毛坯片，修整毛坯片的切割面和两端面余量，获得横截面为曲线形状的复层百叶窗帘片。有益效果在于：生产效率高、成品率高，厚度薄、重量轻，生产、安装、使用更加方便。

发明内容

本发明针对复合薄板换热器中波纹结构低成本、批量化制造的问题，提供一种复合薄板波纹结构成形装置及方法，即通过精密塑性变形的方法制造复合薄板波纹结构，具有工艺简单、成本低、效率高、材料利用率高、易于实现批量化生产等特点。

本发明的复合薄板波纹结构成形装置及方法，将复合薄板放置于成形模具装置型腔内，通过压力机活动横梁向下运动，驱动凸模运动并将压力施加在坯料上，坯料在凸凹模的压力作用发生塑性变形，成形出所要的复合薄板波纹结构。

本发明中所述的复合薄板厚度是在0.01-2.0mm范围。

本发明中所述的复合薄板波纹结构尺寸可以是宽度为0.3-1.0mm、高度为0.6-2.0mm、波纹间距0.3-1.0mm，也可以是宽度为1.0-10mm、高度为2.0-20mm、波纹间距为1.0-10mm。

本发明中所述的复合薄板波纹结构纵向截面形状可以是三角形、矩形、半圆形、弧形、梯形或阶梯形。

本发明中所述的复合薄板波纹结构横向结构形状可以是直线式、折线式、曲线式或直线曲线复合式。

本发明中所述的复合薄板波纹结构阵列形式，可以是等间距分布，也可以是非等间距分布。

本发明中所述的复合薄板材料可以是纯金属复合材料，也可以是金属合金复合材料。

本发明中所述的复合薄板可以是双金属单层复合薄板，也可以是双金属或多种金属多层复合薄板。

本发明中所述的金属复合薄板制备方法可以是固-固相复合法、液-固相复合法和液-液相复合法。固-固相复合法包括热（冷）轧制复合法、爆炸复合法、挤压-轧制复合法等。液-固复合法包括铸轧法、模铸复合法等；液-液相复合法包括电磁连铸复合法等。

本发明中所述的调整压力机的工作参数主要是最大压力、运行速度、运行位移、保压时间等。

本发明中所述的坯料参数主要是坯料厚度、异种材料厚度比、微观组织结构和界面状态等。

本发明装置及方法的技术优势具体体现在：

（1）模具装置框架采用精密导柱-导套式结构进行导向，导向精度高。

（2）采用整体框架式和凸、凹模组合式结构设计，便于更换不同凸、凹模模具结构以及凸、凹模损坏后的快速维修。

（3）采用凹模垫块结构设计，便于成形结束后，成形件从模具型腔内去取出；

（4）结合自动冲压机和自动送料机构，能够实现复合薄板波纹构件批量化生产，大大提高生产效率。

（5）通过模具来约束零件的尺寸，通过改变压力机工作参数和复合板材料来控制波纹结构的精度。

（6）采用压力成形方式进行加工，成形过程易于控制，能够根据工艺需要改变压力机工作参数或坯料参数。

（7）采用精密塑性成形技术制造的复合薄板波纹零件表面质量高。

（8）采用精密塑性成形技术制造的复合薄板波纹零件力学性能优良。

附图说明

图1是复合薄板波纹结构成形装置示意图，其中：1.上模板；2.下模板；3.导套；4.导柱；5.凸模；6.凹模；7.坯料；8.凸模固定板；9.凹模固定板；10.凹模垫块；11.螺栓；12.定位销；13.螺钉；

图2是模具装置局部放大图，其中： 5.凸模；6.凹模；7.坯料。

具体实施方式

下面结合附图1和2详细说明本发明提出的技术方案的细节和工作情况。

图1为本发明进行复合薄板波纹成形模具装置结构示意图。上模板（1）和下模板（2）通过导套（3）和导柱（4）组成封闭的框架，模具所有附属结构都安装在该封闭的框架上。凸模（5）通过穿过凸模固定板（8）的螺栓（11）和定位销（12）固定在上模板（1）上。凹模垫块（10）位于下模板（2）和凹模固定板（9）之间，起到支撑凹模（6）的作用。凹模固定板（9）通过螺钉（13）固定在下模板（2）上。上模板（1）通过导套（3）和导柱（4）可实现上下往复运动。凸模（5）可随上模板（1）上下移动。坯料（7）置于凸模（5）和凹模（6）之间。

本实施方式的上模板（1）、下模板（2）之间的导向是靠导套（3）和导柱（4）来保证的。

本实施方式的凸模（5）和凹模（6）配合精度由制造精度来保证。

本实施方式的凸模（5）和凹模（6）分别通过螺栓（11）、定位销（12）和螺钉（13）固定在上模板（1）和下模板上（2）。

本实施方式的凸模（5）和凹模（6）的设计：为了保障成形过程中，凸、凹模不发生变形或破坏，模具材料选用模具钢Cr12MoV，并进行淬火处理。

具体实施方式一：结合图1和2说明本实施方式，本实施方式的制造复合薄板波纹结构的方法，具体步骤为：

步骤一：上模板（1）在压力机的驱动下带动凸模（5）一起上行，上行至凸模（5）距凹模固定板（9）上表面5-10mm的位置时停止。

步骤二：将经过裁剪的复合薄板坯料放置于凹模固定板（9）与凹模（6）组成的模具型腔内;

步骤三：通过压力机以50mm/min的速度向下运行驱动凸模（5）向下快速运动，待凸模（5）距离坯料（7）1mm位置时，将压力机速度调至0.5-1mm/min的速度向下运行并驱动凸模（5）向下运动，直至凸模（5）与坯料（7）接触，并产生塑性变形；

步骤四：压力机达到预先设定的位移或载荷时，保压1-3分钟，然后卸去凸模（5）载荷，此时复合薄板波纹构件成形完毕；

步骤五：取出凹模垫块（10），凸模（5）在压力机的驱动下继续下行，凹模（6）和坯料（7）在凸模（5）的作用下从凹模固定板（9）脱离，此时取出成形件；

步骤六：凸模（5）在压力机的驱动下向上运动，并上行至距凹模固定板（9）上表面50-200mm的位置时位置；

步骤七：先后将凹模垫块（10）和凹模（6）先后放入凹模固定板（9）中；

步骤八：凸模（5）在压力机的驱动下向下运动，并下行至步骤一中的位置；

依据上述实施方式，本发明内容所述范围均能实施，本发明不仅仅局限于上述实施方式。

本发明提供一种用于复合薄板波纹结构成形装置及方法，具有结构简单、工艺流程短、效率高、成本低等优点。

Claims (11)

1.一种复合薄板波纹结构成形装置及方法，其特征在于按以下步骤进行：将复合薄板坯料放置于模具型腔内，凸模在压力机的作用下向下运动，通过模具施加在坯料上力是坯料发生塑性变形，成形出所要的结构、形状与尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种复合薄板波纹结构成形装置及方法，其特征在于，所述复合薄板厚度是在0.01-2.0mm范围。

3.根据权利要求1所述的一种复合薄板波纹结构成形装置及方法，其特征在于，所述复合薄板波纹结构尺寸可以是宽度为0.3-1.0mm、高度为0.6-2.0mm、波纹间距0.3-1.0mm，也可以是宽度为1.0-10mm、高度为2.0-20mm、波纹间距为1.0-10mm。

4.根据权利要求1所述的一种复合薄板波纹结构成形装置及方法，其特征在于，所述复合薄板波纹结构截面形状可以是三角形、矩形、半圆形、弧形、梯形或阶梯形。

5.根据权利要求1所述的一种复合薄板波纹结构成形装置及方法，其特征在于，所述复合薄板波纹结构横向结构形状可以是直线式、折线式、曲线式或直线曲线复合式。

6.根据权利要求1所述的一种复合薄板波纹结构成形装置及方法，其特征在于，所述复合薄板波纹结构阵列形式，可以是等间距分布，也可以是非等间距分布。

7.根据权利要求1所述的一种复合薄板波纹结构成形装置及方法，其特征在于，所述复合薄板材料可以是纯金属复合材料，也可以是金属合金复合材料。

8.根据权利要求1所述的一种复合薄板波纹结构成形装置及方法，其特征在于，所述复合薄板可以是双金属单层复合薄板，也可以是双金属或多种金属多层复合薄板。

9.根据权利要求1所述的一种复合薄板波纹结构成形装置及方法，其特征在于，所述金属复合薄板制备方法可以是固-固相复合法、液-固相复合法和液-液相复合法，固-固相复合法包括热（冷）轧制复合法、爆炸复合法、挤压-轧制复合法等，液-固复合法包括铸轧法、模铸复合法等；液-液相复合法包括电磁连铸复合法等。

10.根据权利要求1所述的一种复合薄板波纹结构成形装置及方法，其特征在于，所述调整压力机的工作参数主要是最大压力、运行速度、运行位移、保压时间。

11.根据权利要求1所述的一种复合薄板波纹结构成形装置及方法，其特征在于，所述坯料参数主要是坯料厚度、异种材料厚度比、微观组织结构和界面状态等。