CN107626829A - 一种铝合金零件超塑成形时温度均匀性控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种铝合金零件超塑成形时温度均匀性控制方法，步骤如下：①制作超塑成形模具；②制作超塑成形上平台和下平台，并划分同等数量加热区；③将超塑成形模具上模和下模划分同等数量温度监测区；④根据超塑成形上平台和下平台的加热区以及超塑成形模具上模和下模的温度监测区进行装卡⑤对超塑成形上平台和下平台各加热区进行通电升温加热；⑥通过温度监测设备对超塑成形模具上模和下模的温度监测区的温度进行时时的监测，控制相对应超塑成形上平台和下平台的加热区的升温速率，以实现超塑成形模具各温度监测区的温度均匀；⑦进行铝合金零件超塑成形。

Description

一种铝合金零件超塑成形时温度均匀性控制方法
技术领域
本发明属于精密钣金加工领域，涉及到一种铝合金零件超塑成形时温度均匀性控制方法，它适用于尺寸精度、型面精度以及表面质量要求较高的大尺寸铝合金零件的超塑成形。
背景技术
铝合金超塑成形零件因具有整体性和轻量化等优点，在航空航天、轨道交通、武器装备等领域应用十分广泛。目前铝合金超塑成形过程中，由于零件形状复杂，导致超塑成形模具尺寸大且形状不规则，所以在超塑成形加热过程中模具各部分的温度不均匀。这不仅会影响模具的使用寿命，而且会导致铝合金坯料各部分的温度不均匀，使得铝合金零件超塑成形过程中变形不均匀，大大影响了超塑成形零件的整体质量。
发明内容
本发明的技术解决问题：提供一种铝合金零件超塑成形时温度均匀性控制方法，通过监测超塑成形模具温度监测区的温度并控制相对应超塑成形平台加热区的升温速率来实现模具温度均匀性的方法可有效保证模具各部分的温度均匀；超塑成形模具温度均匀对铝合金零件尺寸精度、型面精度、表面质量等方面有显著优势；而且与常规加热方式相比，可有效改善模具的保温，提高加热效率，降低生产成本。
本发明的技术方案是：一种铝合金零件超塑成形时温度均匀性控制方法，步骤如下：
(1)根据铝合金零件型面和尺寸，制作超塑成形模具包括上模和下模；对超塑成形模具的型腔按照铝合金零件尺寸进行适当放大加工。
(2)根据步骤(1)制作的超塑成形模具尺寸制作超塑成形上平台和超塑成形下平台，制作的超塑成形上平台和超塑成形下平台的尺寸应大于超塑成形模具的尺寸；制作的超塑成形上平台和超塑成形下平台能够提供铝合金零件超塑成形所需的合模力；制作的超塑成形上平台和超塑成形下平台分别划分同等数量的加热区，每个加热区独立进行温度控制。
(3)根据步骤(2)超塑成形上平台和超塑成形下平台的加热区，将超塑成形模具的上模和下模分别划分同等数量的温度监测区，每个温度监测区能独立的进行时时温度监测。
(4)根据步骤(3)超塑成形模具上模和下模的温度监测区和步骤(2)超塑成形上平台和超塑成形下平台的加热区，将步骤(1)超塑成形模具装卡到步骤(2)超塑成形上平台和超塑成形下平台之间，并用压板进行固定；模具装卡时应保证超塑成形模具上模的温度监测区与超塑成形上平台的加热区对齐，同理超塑成形模具下模的温度监测区与超塑成形下平台的加热区对齐。
(5)将步骤(2)制作的超塑成形上平台和超塑成形下平台的每个加热区通电升温，每个加热区均可以独立进行温度控制。
(6)通过温度监测设备对步骤(3)超塑成形模具上模和下模的温度监测区的温度进行时时的监测，并控制相应的步骤(2)超塑成形上平台和超塑成形下平台的各加热区的升温速率；若超塑成形模具某一温度监测区温度低于其他温度监测区温度，则增大相对应超塑成形上平台或超塑成形下平台的加热区的升温速率，以使各温度监测区温度相同；若超塑成形模具某一温度监测区温度高于其他温度监测区温度，则减小相对应超塑成形上平台或超塑成形下平台的加热区的升温速率，以使各温度监测区温度相同。
(7)当超塑成形模具上模和下模的每个温度监测区的温度升到设定的铝合金零件超塑成形温度时，进行铝合金零件的超塑成形。
步骤(1)所述的超塑成形模具材质为45号钢或球墨铸铁。
步骤(1)所述对超塑成形模具按照铝合金零件尺寸进行适当放大加工的放大量为3‰～7‰。
步骤(2)所述制作的超塑成形上平台和超塑成形下平台所能提供的最大合模力为10000KN。
步骤(6)所述温度监测设备采用K型热电偶。
步骤(7)所述铝合金零件超塑成形温度设定为500℃。
本发明相对于现有技术的有益效果：
(1)本发明采用通过监测超塑成形模具温度监测区的温度并控制相对应超塑成形平台加热区的升温速率的方法来实现模具温度均匀性，保证了超塑成形模具各部分的温度均相同。
(2)本发明通过控制模具各部分温度均匀，有效避免因模具受热不均造成铝合金零件在超塑成形中的变形不一致，同时延长了模具使用寿命。
(3)本发明的超塑成形模具温度均匀性控制方法有利于提高加热效率，降低生产成本，对铝合金零件尺寸精度、型面精度、表面质量等方面有显著改善。
附图说明
图1为铝合金零件超塑成形温度均匀性控制侧视图；
图2为铝合金零件超塑成形温度均匀性控制示意图；
图3为超塑成形上平台加热区示意图；
图4为超塑成形下平台加热区示意图；
图5为超塑成形模具上模温度监测区示意图；
图6为超塑成形模具下模温度监测区示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的最佳实施例作进一步详细说明。
本发明要做的铝合金零件超塑成形时温度均匀性控制，包括：超塑成形上平台1，超塑成形下平台2，超塑成形模具的上模3，超塑成形模具的下模4，如附图1和附图2所示。
超塑成形上平台1和超塑成形下平台2分别包括36个加热区，且各加热区能独立进行加热控制；超塑成形模具的上模3和超塑成形模具的下模4分别分成16个温度监测区，各温度监测区能独立进行温度时时监测。通过监测超塑成形模具的上模3和超塑成形模具的下模4各温度监测区的温度，并控制超塑成形上平台1和超塑成形下平台2相对应的加热区的升温速率以实现超塑成形模具各部分的温度均匀。
如图1-6所示，具体实施方式按如下工艺步骤进行：
第一步，根据铝合金零件型面和尺寸制造模具，模具材料选为45#钢，对超塑成形模具型腔进行放大4‰。
第二步，制作超塑成形上平台和超塑成形下平台，超塑成形上平台分成了编号依次为1a，1b，1c，1d，1e，1f…6a，6b，6c，6d，6e，6f的36个加热区，超塑成形下平台分成了编号依次为1”a”，1”b”，1”c”，1”d”，1”e”，1”f…6”a”，6”b”，6”c”，6”d”，6”e”，6”f”的36个加热区，如附图3和附图4所示；超塑成形上平台和超塑成形下平台所能提供的最大锁模力为10000KN。
第三步，将超塑成形模具的上模分成编号依次为1，2…16的16个温度监测区，超塑成形模具的下模分成编号依次为1”，2”…16”的16个温度监测区，如附图5和附图6所示。
第四步，将超塑成形模具的上模装卡到超塑成形上平台上，保证超塑成形模具的上模的1，2…16的温度监测区分别与超塑成形上平台的2b，2c，2d，2e…5b，5c，5d，5e十六个加热区对齐；并且，将超塑成形模具的下模装卡到超塑成形下平台上，并同时保证超塑成形模具下模的1”，2”…16”温度监测区分别与超塑成形上平台的2”b”，2”c”，2”d”，2”e”…5”b”，5”c”，5”d”，5”e”十六个加热区对齐。
第五步，超塑成形上平台和超塑成形下平台的所有加热区进行通电升温，铝合金零件的超塑成形温度设定为500℃。
第六步，时时监测超塑成形模具上模和下模各16个温度监测区的温度，当超塑成形模具某一或者某一些温度监测区温度低于其他温度监测区温度时，增大超塑成形上平台和超塑成形下平台各36个加热区中对应加热区的升温速率，以保证超塑成形模具各部分温度均匀；当超塑成形模具某一或者某一些温度监测区温度高于其他温度监测区温度时，减小超塑成形上平台和超塑成形下平台各36个加热区中对应加热区的升温速率，以保证超塑成形模具各部分温度均匀。
第七步，进行铝合金零件的超塑成形。

Claims (8)

1.一种铝合金零件超塑成形时温度均匀性控制方法，其特征在于步骤如下：
(1)根据铝合金零件型面和尺寸，制作超塑成形模具包括上模和下模；对超塑成形模具的型腔按照铝合金零件尺寸进行适当放大加工；
(2)根据步骤(1)制作的超塑成形模具尺寸制作超塑成形上平台和超塑成形下平台；制作的超塑成形上平台和超塑成形下平台分别划分同等数量的加热区，每个加热区独立进行温度控制；
(3)根据步骤(2)超塑成形上平台和超塑成形下平台的加热区，将超塑成形模具的上模和下模分别划分同等数量的温度监测区，每个温度监测区能独立的进行时时温度监测；
(4)根据步骤(3)超塑成形模具上模和下模的温度监测区和步骤(2)超塑成形上平台和超塑成形下平台的加热区，将步骤(1)超塑成形模具装卡到步骤(2)超塑成形上平台和超塑成形下平台之间，并用压板进行固定；模具装卡时应保证超塑成形模具上模的温度监测区与超塑成形上平台的加热区对齐，同理超塑成形模具下模的温度监测区与超塑成形下平台的加热区对齐；
(5)将步骤(2)制作的超塑成形上平台和超塑成形下平台的每个加热区通电升温，每个加热区均可以独立进行温度控制；
(6)通过温度监测设备对步骤(3)超塑成形模具上模和下模的温度监测区的温度进行时时的监测，并控制相应的步骤(2)超塑成形上平台和超塑成形下平台的各加热区的升温速率，以使各温度监测区温度相同。
(7)当超塑成形模具上模和下模的每个温度监测区的温度升到设定的铝合金零件超塑成形温度时，进行铝合金零件的超塑成形。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金零件超塑成形时温度均匀性控制方法，其特征在于：步骤(1)所述的超塑成形模具材质为45号钢或球墨铸铁。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金零件超塑成形时温度均匀性控制方法，其特征在于：步骤(1)所述对超塑成形模具按照铝合金零件尺寸进行适当放大加工的放大量为3‰～7‰。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金零件超塑成形时温度均匀性控制方法，其特征在于：所述制作的超塑成形上平台和超塑成形下平台的尺寸应大于超塑成形模具的尺寸；制作的超塑成形上平台和超塑成形下平台能够提供铝合金零件超塑成形所需的合模力。
5.根据权利要求4所述的一种铝合金零件超塑成形时温度均匀性控制方法，其特征在于：步骤(2)所述制作的超塑成形上平台和超塑成形下平台所能提供的最大合模力为10000KN。
6.根据权利要求1所述的一种铝合金零件超塑成形时温度均匀性控制方法，其特征在于：步骤(6)所述温度监测设备采用K型热电偶。
7.根据权利要求1所述的一种铝合金零件超塑成形时温度均匀性控制方法，其特征在于：步骤(7)所述铝合金零件超塑成形温度设定为500℃。
8.根据权利要求1所述的一种铝合金零件超塑成形时温度均匀性控制方法，其特征在于：所述步骤(6)中控制相应的步骤(2)超塑成形上平台和超塑成形下平台的各加热区的升温速率的具体方法为：若超塑成形模具某一或某一些温度监测区温度低于其他温度监测区温度，则增大相对应超塑成形上平台或超塑成形下平台的加热区的升温速率，以使各温度监测区温度相同；若超塑成形模具某一或某一些温度监测区温度高于其他温度监测区温度，则减小相对应超塑成形上平台或超塑成形下平台的加热区的升温速率。
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