CN109702071B - 一种燃爆成型模具及其成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃爆成型模具及其成型方法，涉及金属板成型技术领域。其技术要点是：其包括上模以及与上模相对设置的下模，其特征在于，所述上模与下模之间设有用于放置待加工金属板件的成型位，所述上模内部凹陷形成有燃烧腔，且所述上模位于燃烧腔内部设置有用于放置燃爆发生物的容置件；所述下模内部具有成型腔室，且其内部开设有用于连通成型腔与外部大气的若干排气孔。本发明具有金属板成型效率高，操作简单的优点，适用于难变形金属材料高应变速率内高压成型。

Description

一种燃爆成型模具及其成型方法

技术领域

本发明涉及加工金属板材技术领域，特别涉及一种燃爆成型模具及其成型方法。

背景技术

难变形金属材料是指高强度的铝、镁、不锈钢、钨、钼、钽、铌、钛或其合金等材料，通常这些材料的变形抗力很大，室温塑性较差，其中钨钼等难熔金属的韧性-脆性转变温度较高，用传统的变形工艺加工这类金属板材常存在裂纹、开裂以及竹节等难以成型问题，对这类材料的生产加工一直是困扰行业发展的绊脚石。

现有的加工技术多采用结构相对复杂的成型模具配置液压机来加工金属板片，为了保证较好的金属板片拉伸成型效果，首先对待成型金属板压边后，再由凸模冲压出所需外形，因凸模的刚性会导致金属板拉伸受力不均匀，从而可能影响到金属板成型效果。此外，为了提升材料的塑性也会对金属板片加热，但加热环境下的压边模具结构复杂，其压边效果还很难保证，因此亟需一种既能够保证较好的压边效果，又能提升金属板片的塑性变形能力以利于难变形材料类异形工件的成型加工的加工方法以及加工模具。

发明内容

针对现有的技术问题，本发明的目的在于提供一种燃爆成型模具及其成型方法，其具有金属板成型效率高，操作简单的优点，适用于难变形金属材料高应变速率模压成型且操作过程简单。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种燃爆成型模具，包括上模以及与上模相对设置的下模，所述上模与下模之间设有用于放置待成型金属板的成型位，所述上模内部凹陷形成有燃烧腔，且所述上模位于燃烧腔内部设置有用于放置燃爆发生物的容置件；所述下模内部具有成型腔，且其内部开设有用于连通成型腔室与大气的若干排气孔。

进一步的，所述容置件包括有悬挂部以及盛装部，所述悬挂部固定连接在上模顶部且悬空于燃烧腔中部，所述盛装部连接于悬挂部远离上模顶部的端部且靠近待成型金属板相接触的传热面。

进一步的，所述上模的燃烧腔呈矩形状或者半球状或者椭圆状。

一种金属板材的燃爆成型方法，包含以下步骤：

步骤一：将所述的燃爆成型模具的上模和下模配置于液压机上，并使上模和下模在成型加工前保持分离状态，留出空间添加燃爆发生物；

步骤二:将待成型金属板放置在加热炉内加热获取温度，待获取温度高于燃爆发生物的燃点后，再放入上模与下模之间的成型位；

步骤三：驱动液压机使上模下行，与下模配合压紧待成型金属板，上模内部的燃爆发生物被具有高温的待成型金属板引燃，上模燃烧腔处于高温高压状态，待成型金属板迅速贴合到下模的成型腔内壁，完成一次金属板加工。

进一步的，所述待成型金属板的表面在成型加工前进行抛光加工且其表面粗糙度≤Ra1.6；所述上模和下模分别与待成型金属板抵紧的接触面的表面粗糙度均≤Ra1.6。

进一步的，所述燃爆发生物为汽油、柴油、生石灰与水的混合物、TNT炸药、黑索金炸药以及聚氯乙烯粉末其中的一种或混合物。

进一步的，所述待成型金属板在加热炉内获取的温度高于燃爆发生物燃点50～200℃。

进一步的，所述待成型金属板为不锈钢、铝、镁、钛、难熔金属或者其合金材料中的一种。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、待成型金属板经加热后具有一定温度并迅速置于下模成型位，上模与下模闭合压紧待成型金属板，原放置在容置件内的燃爆发生物被较高温的待成型金属板而被引燃，与上模燃烧腔内空气产生剧烈的发热反应，从而产生高温高压使待成型金属板发生均匀拉伸变形，并迅速贴合下模成型腔的腔壁，由此可实现金属板片的成型加工。在待成型金属板成型过程中，上模与下模共同压紧待成型金属板能够保持较好的压边效果，燃烧腔内的高温使金属板材保持高温以及温度的均匀性，以配合金属板材的拉伸变形，下模成型腔内的空气通过细小排气孔排出以配合金属板材贴合成型腔。通过燃烧腔的高温高压使金属板材的成型面保持较为完整的状态，本发明的模具具有金属板成型效果高，操作简单的优点，适用于难变形金属材料高应变速率内高压成型；

2、通过容置件的盛装部靠近待成型金属板设置，待成型金属板的温度通过热传递使燃爆发生物获取温度从而快速达到燃点，以达到加工金属板的条件的目的；

3、金属板材获取的高温能够作为燃爆发生物的点燃热源，同时高温也能够降低金属板材的屈服强度，有利于金属板的成型，以提高金属板的成型效率；

4、抛光加工能够保证燃烧腔与待成型金属板、成型腔与待成型金属板之间的气密性，提高燃烧腔对金属板材的成型效果以及成型过程的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例一的半剖示意图；

图2为本发明实施例一上模的整体示意图；

图3为本发明金属板成型过程的示意图。

附图标记：1、上模；10、燃烧腔；2、下模；20、成型腔；21、排气孔；22、排气通道；23、成型位；3、容置件；31、悬挂部；32、盛装部；4、配合部；5、304不锈钢圆片。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例一，参照图1和图2，一种燃爆成型模具，包括有上模1以及与上模1相配合的下模2。下模2内部沿着远离上模1方向凹陷形成有成型腔20，成型腔20的形状大小可根据具体成型产品要求设计。下模2内部沿竖直方向开设有多个用于排出成型腔20内空气的排气孔21，排气空21直径等于待成型金属板厚度的0.1～1.0倍。下模2内部靠近底部沿横向方向设置有连接外部的排气通道22，多个排气孔21汇总至排气通道22用以连通成型腔20与外部。下模2与上模1闭合位置的边缘朝向上模1方向凸起与上模1配合形成有配合部4。

上模1内部沿着远离下模2方向凹陷形成有一燃烧腔10，燃烧腔10呈矩形状，上模1位于燃烧腔10顶部固定连接有一用于盛放燃爆发生物的容置件3。容置件3包括悬挂部31和盛装部32，悬挂部31竖直设置于燃烧腔10中部，悬挂部31一端固定连接在上模1顶部且其另一端与盛装部32连接，盛装部32靠近下模2的一面设置为平面且靠近下模2设置。经过加热的待成型金属板放置于下模2成型位23，上模1通过液压机与下模2配合压紧待成型金属板，具有高温的待成型金属板与容置件3的盛装部32的平面靠近，通过热传递使燃爆发生物达到燃点发生剧烈的放热反应，以形成燃烧腔10的高温高压状态，促使待成型金属板被拉伸变形而贴合于下模2的成型腔20。为了保证上模1、下模2以及待成型金属板之间的气密性，上模1与下模2分别与待成型金属板抵紧的接触面的表面粗糙度≤Ra1.6，使上模1与下模2能够与待成型金属板贴合紧密，以提高待成型金属板的成型效果。

实施例二，参照图2和图3，采用上述的燃爆成型模具对待成型金属板进行加工，选取直径88㎜、厚度2.0㎜的304不锈钢圆片5为待成型金属板，加工前对304不锈钢圆片5进行抛光处理，使其表面粗糙度≤Ra1.6。具体的，上模1的燃烧腔10的直径为60㎜、长度为80㎜，计算可得容积为226ml，将燃爆模具安装于液压机上，液压机为现有技术，故不再赘述。调节上模1与下模2的装配位置，使上模1与下模2之间具有加入燃爆发生物的空间。燃爆发生物选择为汽油，利用机械手将0.02g的汽油添加到容置件3内。将304不锈钢圆片5置于300℃的马弗炉内加热保温20min后，再将加热保温后的304不锈钢圆片5放置于下模2的成型位23上，控制液压机迅速带动上模1下行至下死点位置，使上模1与下模2共同压紧待成型板材，保持上模1和下模2压紧状态10s时间后迅速带动上模1回程，在此时间内汽油被高温的304不锈钢圆片5点燃燃烧产生920J的能量，形成了燃烧腔10内部的高温高压，由此促使304不锈钢圆片5被拉伸变形，304不锈钢圆片5贴合下模2成型腔20的过程中，下模2成型腔20内部的空气在抽气装置的配合下迅速排出，以实现304不锈钢圆片5迅速贴合于下模2的成型腔20的内壁，实现了一次304不锈钢圆片5的燃爆成型，本发明具有金属板成型效果好以及保持较好的压边效果的优点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种金属板材的燃爆成型方法，其特征在于，所述燃爆成型方法使用的燃爆成型模具，包括上模(1)以及与上模(1)相对设置的下模(2)，所述上模(1)与下模(2)之间设有用于放置经过加热炉加热的待成型金属板的成型位(23)，所述上模(1)与下模(2)相配合以将待成型金属板压紧于成型位(23)上；所述上模(1)内部凹陷形成有燃烧腔(10)，且所述上模(1)位于燃烧腔(10)内部设置有用于放置燃爆发生物的容置件(3)；所述下模(2)内部具有成型腔(20)，且其内部开设有用于连通成型腔(20)与外部大气的若干排气孔(21)；所述容置件(3)包括有悬挂部(31)以及盛装部(32)，所述悬挂部(31)连接在上模(1)顶部且悬挂于燃烧腔(10)中部，所述盛装部(32)连接于悬挂部(31)远离上模(1)顶部的端部且靠近待成型金属板的传热面；其中，所述上模(1)的燃烧腔(10)呈矩形状或者半球状或者椭圆状；

包含以下步骤：

步骤一：将所述燃爆成型模具的上模(1)和下模(2)配置于液压机上，并使上模(1)和下模(2)在成型加工前保持分离状态，留出空间添加燃爆发生物；

步骤二:将燃爆发生物通过上模(1)和下模(2)之间的空间添加到上模(1)的容置件(3)内；

步骤三:将待成型金属板放置在加热炉内加热获取温度，待获取温度高于燃爆发生物的燃点后，再迅速放入上模(1)与下模(2)之间的成型位(23)；

步骤四：驱动液压机使上模(1)下行，与下模(2)配合压紧待成型金属板，上模(1)内部的燃爆发生物被具有高温的待成型金属板引燃，待成型金属板在上模(1)燃烧腔(10)处于高温高压状态迅速贴合到下模(2)的成型腔(20)内壁，完成一次金属板加工。

2.根据权利要求1所述的一种金属板材的燃爆成型方法，其特征在于，所述待成型金属板的表面在成型加工前进行抛光加工且其表面粗糙度小于Ra1.6；所述上模和下模分别与待成型金属板抵紧的接触面的表面粗糙度均小于Ra1.6。

3.根据权利要求1所述的一种金属板材的燃爆成型方法，其特征在于，所述燃爆发生物为汽油、柴油、生石灰与水的混合物、TNT炸药、黑索金炸药以及聚氯乙烯粉末其中的一种或混合物。

4.根据权利要求1所述的一种金属板材的燃爆成型方法，其特征在于，所述待成型金属板在加热炉内获取的温度高于燃爆发生物燃点50～200℃。

5.根据权利要求1所述的一种金属板材的燃爆成型方法，其特征在于，所述待成型金属板为铝、镁、钛、难熔金属或者其合金材料中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种金属板材的燃爆成型方法，其特征在于，所述待成型金属板为不锈钢。

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