CN109967588A - 一种铝合金差厚拼焊板充液成形方法 - Google Patents
一种铝合金差厚拼焊板充液成形方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109967588A CN109967588A CN201910295226.1A CN201910295226A CN109967588A CN 109967588 A CN109967588 A CN 109967588A CN 201910295226 A CN201910295226 A CN 201910295226A CN 109967588 A CN109967588 A CN 109967588A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- thick
- pressure
- liquid
- tailor welded
- cushion block
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 94
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 65
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 18
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 11
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 5
- 241000446313 Lamella Species 0.000 claims description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 13
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 208000016261 weight loss Diseases 0.000 description 3
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 3
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910001234 light alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000020442 loss of weight Diseases 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000037452 priming Effects 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
- B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
- B21C37/02—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of sheets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
- B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
- B21D26/021—Deforming sheet bodies
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
- B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
- B21D26/021—Deforming sheet bodies
- B21D26/027—Means for controlling fluid parameters, e.g. pressure or temperature
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
- B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
- B21D26/021—Deforming sheet bodies
- B21D26/029—Closing or sealing means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
一种铝合金差厚拼焊板充液成形方法,首先加工差厚拼焊板,左凹模套和右凹模套组合后放置到凹模座中,凹模座固定在液压机的下工作平台上,独立液压系统源和凹模座连接,然后将右径向压力室垫块、左径向压力室垫块装在凹模座上,独立液压系统源和左右径向压力室垫块连接,差厚拼焊板放置在左右径向压力室垫块上,将压边圈放置到左右径向压力室垫块上,并与液压机液压缸连接,最后将凸模连接到液压机的主缸上,主缸控制凸模向下移动,压边缸控制压边圈向下移动,独立液压系统源向高压充液室内充入液体介质,建立并改变液室压力,拉深成形出差厚拼焊板零件。
Description
技术领域
本发明涉及轻合金拼焊板特种成形工艺技术领域,特别是一种铝合金差厚拼焊板充液成形方法。
背景技术
随着科技的进一步发展和社会的不断进步,结构轻量化对提高资源利用率,降低能耗和提高零部件的使用性能发挥着越来越重要的作用,已经成为当今制造业的发展趋势之一,而实现结构轻量化主要有材料和结构两种途径:材料途径是指采取铝合金、镁合金、钛合金等轻质材料代替钢铁等重型材料,而铝合金由于具有密度小,耐腐蚀性能强,比强度和比刚度较高以及成形性能良好等特点,在航空,航天和汽车等行业得到了广泛应用,成为轻量化技术中代替钢铁的主要材料之一。结构途径指采用变厚度板或变截面等强构件代替等厚度板和等截面构件,既可以节约材料、减轻重量又充分利用了材料的强度和刚度,例如采取拼焊板技术。拼焊板是指通过焊接技术将两块或者两块以上厚度、性能或者表面涂层不同的板材连接在一起,然后进行成形的技术方法。拼焊板的应用可以充分发挥材料作用,大大减少资源浪费,成为结构轻量化的重要途径之一。而铝合金拼焊板同时具备了结构轻量化的材料途径和结构途径两方面优点,在减重方面具有不可代替的优势,应用前景广泛,其减重效果非常明显,如图1所示为铝合金差厚拼焊板减重效果示意图。但是由于板材力学性能和所需的变形条件不一致,容易发生不均匀变形而产生大幅度的焊缝移动,同时铝合金成形性差和铝合金焊缝塑性差导致了铝合金拼焊板塑性很差,在成形过程中极易产生破裂造成产品报废,使其广泛应用难以推广,而铝合金拼焊板采取充液成形技术,可以极大的提高铝合金拼焊板的成形极限,解决了铝合金拼焊板成形过程中产生的大幅度焊缝移动和破裂等问题,实现铝合金拼焊板的更广泛应用。
铝合金拼焊板充液成形技术是拼焊板成形技术和充液成形技术的综合运用,兼具了这两种先进成形技术的双重优点,既能克服铝合金塑性性能差的缺点,极大的提高其成形性能,又能继承充液柔性成形的特点,成形精密复杂变厚度和空心变截面结构零件,是目前乃至未来实现零部件轻量化成形的重要手段,它的开发符合了社会发展的趋势,对它的研究具有十分重大的意义。
目前,国内外对拼焊板的传统冲压成形研究较多,而对于差厚拼焊板的充液成形技术的研究还很少,而不同的成形方法,拼焊板的成形规律及变形机理又各不相同。目前,国内外对铝合金拼焊板液压成形性能及成形规律的知之甚少,需要进一步系统深入的开展该项技术的研究,了解拼焊板充液成形的塑性变形特征,掌握拼焊板充液成形规律和变形机理,探讨该项技术的核心问题,为指导和控制拼焊板充液成形的应用奠定基础。
发明内容
本发明解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供了一种铝合金差厚拼焊板充液成形方法,解决了铝合金差厚拼焊板传统成形过程中,薄厚板变形流料不同步、焊缝移动大、薄板易起皱、成形极限低和容易产生开裂的难题。
本发明的技术解决方案是:
一种铝合金差厚拼焊板充液成形方法,包括如下步骤:
步骤一、加工得到差厚拼焊板;
步骤二、将O形橡胶密封圈5装在凹模座1上,左凹模套2和右凹模套3组合后放置到凹模座1中,然后将凹模座1固定在液压机的下工作平台上,利用高压转接接头将独立液压系统源I和凹模座1连接,形成高压充液室4;
步骤三、将右径向压力室垫块6、左径向压力室垫块12装在凹模座1上,利用高压转接接头将独立液压系统源II和右径向压力室垫块6连接,将独立液压系统源III和左径向压力室垫块12连接;
步骤四、将差厚拼焊板放置在右径向压力室垫块6、左径向压力室垫块12上,在薄板和左径向压力室中间增加半圆形垫环;
步骤五、将O形橡胶密封圈7装在压边圈10的密封沟槽里,然后将压边圈10放置到右径向压力室垫块6、左径向压力室垫块12上,压边圈10与液压机液压缸连接;
步骤六、将凸模9连接到液压机的主缸上,液压机的主缸控制凸模9向下移动,同时压边缸控制压边圈10向下移动使压边圈10的下表面与差厚拼焊板13接触并施加不变的压边力;
步骤七、令液压机的主缸控制凸模9向下移动,直到凸模9的下表面与差厚拼焊板的上表面之间距离满足设定值时,独立液压系统源I通过充液孔I-1向高压充液室4内充入液体介质,并使高压充液室4内部建立初始液室压力;
步骤八、当高压充液室4内部建立起初始液室压力时,液压机主缸带动凸模9继续下行,且压边力保持不变,通过充液孔I-1继续向高压充液室4充入液体介质,并提高高压充液室4内部液体介质的压力;
步骤九、当高压充液室4的液室压力提高后,液压机主缸控制凸模9继续下行,同时通过充液孔II-1继续向右径向压力室垫块6充入液体介质,充液孔III-1继续向左径向压力室垫块12充入液体介质,差厚拼焊板坯料13逐渐流入,直至拉深结束成形出差厚拼焊板零件;
步骤十、拉深成形结束后,卸载高压充液室4内的压力以及左右径向压力室垫块液压室II-3、III-3内的压力,液压机主缸带动凸模9回程,卸载压边力,液压机压边缸带动压边圈10上行,取出成形完成的差厚拼焊板零件。
所述的加工得到差厚拼焊板的方法为:
(1)、将铝板通过剪板机钣金下料,然后用化学除油和碱洗的方法对铝板进行化学清洗,得到长方形的薄铝合金板、长方形的厚铝合金板;
(2)、利用钨极氩弧焊焊接设备对长方形的薄铝合金板和厚铝合金板进行焊接,获得铝合金差厚拼焊板;
(3)、对差厚拼焊板进行焊缝打磨,打磨掉凸出拼焊板厚板处的焊缝,使得焊缝外观满足QJ2698A-2011中I级焊缝的要求,然后对打磨完焊缝的拼焊板进行X射线检测,使得焊缝的内部质量满足QJ2698A-2011中I级焊缝的要求;
(4)、对差厚拼焊板进行完全退火处理;
(5)、通过线切割方式切割差厚拼焊板为圆形坯料。
所述的步骤四中差厚拼焊板13具有阶梯表面的一面向下靠近液室,厚板侧8放在右径向压力室垫块5上,薄板侧11放在左径向压力室垫块12上。
所述的在薄板和左径向压力室中间增加的半圆形垫环的厚度为(th-tb)mm,其中,tb为差厚拼焊板13的薄板厚度,th为差厚拼焊板13的厚板厚度。
所述的步骤六中压边缸控制压边圈10向下移动使压边圈10的下表面与差厚拼焊板13接触并施加不变的压边力为3000KN,压边时采用定间隙的方法,凹模和压边圈的间隙为1.1th mm,压边间隙通过旁边加垫片的形式实现,垫圈的厚度为1.1th mm。
所述的步骤七中的初始液室压力为0.01σs~0.04σs MPa,σs是指铝合金的屈服强度,也就是铝合金发生屈服现象时的屈服极限。
所述的步骤八中高压充液室4内部液体介质的压力需提高至(0.1σs~0.3σs)Mpa。
所述的步骤九中通过充液孔II-1继续向右径向压力室垫块6充入液体介质,使得厚板径向压力σrh为(0.03σs~0.2σs)MPa。
所述的步骤九中通过充液孔III-1继续向左径向压力室垫块12充入液体介质,使得薄板径向压力σrb为(0.03σs~0.2σs)(tb/th)MPa。
所述的步骤(4)中的退火处理为:
对差厚拼焊板进行完全退火处理,通过在箱式电阻炉中退火处理,加热温度T=300~320℃,保温时间0.5~1.5h,采取到温入炉和空冷的冷却方式。
本发明与现有技术相比的优点在于:
(1)本发明主要采用增加凹模液体压力和单独增加薄厚板的径向压力的方式来使差厚拼焊板充液成形,成形装置采用模块化、组合式、可拆卸、更换式的结构。成形装置采用阶梯式的压边圈、多层密封圈和锥面密封复合式密封,实现差厚拼焊板的多个高压液体体源的密封,同时可以根据不同的成形条件更换不同的模块,满足不同板厚比和不同位置焊缝的板坯,无需更换模具,大大的节约了成本;
(2)本发明具有较大的工艺柔性和可控性,可以实现预胀成形、预充液拉深成形、充液拉深成形等复合成形方式,即可以根据零件形状的复杂程度设计预胀件或充液预拉深件形状,通过预胀和充液预拉深成形出预制件,避免一次成形产生的壁厚分布不均问题;此外,成形过程可以通过优化充液成形的初始液室压力和液室压力的加载路径控制板材的变形过程,可以使差厚拼焊板的焊缝移动减小10%-50%,壁厚分布均匀度提高5%-20%;
(3)本发明与普通拼焊板成形和普通充液成形相比,采用液体作为传力介质实现差厚拼焊板的充液拉深成形,由于充液拉深的“摩擦保持效果”和“流体润滑效果”,从而克服差厚拼焊板传统成形中焊缝移动所造成的成形性下降问题,同时使差厚拼焊板的的成形极限提高10%-30%、成形精度提高5%-30%,适合低塑性或难成形如铝合金差厚拼焊板零件成形;此外,高压液体使凸凹模间隙处的悬空区的拼焊板发生反胀变形,形成“软拉深筋”,使传统拉深的悬空区面积减小,造成双向拉应力状态,可以有效控制起皱缺陷的发生;
(4)本发明在现有充液成形方法的基础上,在薄厚板的两侧各增加独立于主液室压力的主动径向液压力,通过独立的液压控制分别将其施加到拼焊板的薄厚板的法兰的外周,每个径向的液压力通过液压缸独立控制和调整,从而控制拼焊板薄厚侧的径向液压力的大小,进而控制拼焊板薄厚侧法兰区材料的流动,配合凸模的充液拉深进行变形,同时在差厚拼焊板与压边圈、凹模之间形成双面流体润滑。差厚拼焊板在薄厚板侧的主动径向压力、凹模液室压力工作作用下,以及三个不同液室生成的流体润滑及摩擦保持效应双重作用下,可以避免薄板的过度减薄,获得最大程度的均匀变形,从而提高成形极限。同时可以通过改变差厚拼焊板在薄厚板侧的主动径向压力、充液成形的初始液室压力和液室压力的加载路径,有效的控制焊缝移动。
附图说明
图1为铝合金差厚拼焊板减重效果示意图;
图2为差厚拼焊板主要参数示意图
图3为本发明的一种铝合金差厚拼焊板充液成形装置示意图;
图4为本发明的差厚拼焊板制备工艺流程
图5为本发明的差厚拼焊板完全退火处理工艺曲线
图6为本发明的一种铝合金差厚拼焊板充液成形工艺流程图;
图7为本发明的一种半圆形垫环示意图;
图8为本发明的初始液室压力加载曲线示意图;
图9为本发明液室压力加载曲线示意图。
具体实施方式
本发明针对现有技术的不足,提出一种铝合金差厚拼焊板充液成形装置及方法,解决了铝合金差厚拼焊板常规成形容易破裂和焊缝大幅度移动的问题。本发明一种铝合金差厚拼焊板充液成形装置及方法,涉及一种差厚拼焊板是指非等厚拼焊板,其主要参数示意图如图2所示,差厚拼焊板的薄板厚度为tb,厚板厚度为th,差厚拼焊板的直径为D,厚板的弦高为Dh,薄板的弦高为Db,薄板与厚板的板厚差异可通过厚度比ηt来定量描述,板厚比等于厚板与薄板厚度之比:
ηt=th/tb
式中:tb-薄板厚度,th-厚板厚度。
一种铝合金差厚拼焊板充液成形装置,整套装置采用模块化、组合式、可拆卸、更换式的结构,模块可根据不同板厚比的差厚拼焊板进行调节和更换。包括凹模座1、左凹模套2、右凹模套3、高压充液室4、双层密封圈5、右径向压力室垫块6、周向密封圈7、差厚拼焊板13(由厚板侧8和薄板侧11组成)、凸模9、压边圈10、差厚拼焊板、左径向压力室垫块12组成;
凹模座1为整体圆柱形结构,中间留有圆柱形的内腔,用于放置左凹模套2、和右凹模套3;左凹模套2和右凹模套3为分块模块化设计,为组合式、可拆卸、更换式的结构,均为半圆柱体式形状,其尺寸为适应不同的板厚比的差厚板而略有差异,可根据不同板厚比的拼焊板进行调节和更换。
左凹模套2和右凹模套3对接可以组成一圆柱体,组合而成的圆柱体的内腔型面根据差厚拼焊板的零件的外腔形状设计,其内腔型面与待成形的差厚拼焊板的零件的外轮廓形状相一致,左凹模套2和右凹模套3使用时,先将左凹模套2和右凹模套3组合成一圆柱体然后放置到凹模座1中;放置在凹模座1中的左右凹模套2、3,以及差厚拼焊板13(由厚板侧8和薄板侧11组成)共同形成了高压充液室4,右凹模套3及凹模座1的右侧面开有与独立液压系统源I相结合的充液接口I-2及高压液体的进液通道I-1,进液通道I-1与高压充液室4连通,充液接口I-2与进液通道I-1的接头之间采用密封垫片和锥面复合式密封。
右径向压力室垫块6、左径向压力室垫块12为分块模块化设计,均为半圆环式形状,其尺寸为适应不同的板厚比的差厚板而略有差异,右径向压力室垫块6、左径向压力室垫块12对接可以组成一圆环体;使用时,左径向压力室垫块12和右径向压力室垫块6分别放置在凹模座1的左右两侧上,凹模座1与右径向压力室垫块6、左径向压力室垫块12之间配合的接触面开有双层密封沟槽,双层密封沟槽之间使用的O形橡胶密封圈5进行密封,用于成形过程中高压液体的密封。
在右径向压力室垫块6、左径向压力室垫块12组合形成的圆环体上,放置差厚拼焊板13(由厚板侧8和薄板侧11组成),差厚拼焊板厚板侧8放在右径向压力室垫块6上,差厚拼焊板薄板侧11放在右径向压力室垫块12上。左右径向压力室垫块6、12的侧面开有与独立液压系统源相连接的接口,每个独立液压系统源可以独立控制和调整,从而控制拼焊板薄厚侧的径向液压力的大小,进而控制拼焊板薄厚侧法兰区材料的流动。
在压边圈10和右径向压力室垫块6、左径向压力室垫块12之间配合的侧接触面上开有密封沟槽,密封沟槽之间使用的密封圈7进行密封,密封圈7为传统的O形橡胶密封圈,同时压边圈10和右径向压力室垫块6、左径向压力室垫块12还采用了配合式的锥面设计,实现了锥面密封。锥面密封加密封圈式的复合式密封共同用于成形过程中径向高压液体的密封。
在差厚拼焊板13的厚板侧8和薄板侧11单独设置独立液压系统源II、III,分别与右径向压力室垫块6、左径向压力室垫块12连接,如图3所示,右径向压力室垫块6的侧面开有与独立液压系统源II相结合的充液接口II-2及高压液体的进液通道II-1,进液通道II-1与高压液室II-3连通,充液接口II-2与进液通道II-1的接头之间采用密封垫片和锥面复合式密封。在左径向压力室垫块12的侧面开有与独立液压系统源III相结合的充液接口III-2及高压液体的进液通道III-1,进液通道III-1与高压液室III-3连通,充液接口III-2与进液通道III-1的接头之间采用密封垫片和锥面复合式密封。独立液压系统源II、III可以形成独立于主充液室4压力的主动径向液压力,通过独立的液压控制系统分别将其施加到差厚拼焊板的薄厚板的法兰的外周,每侧的径向液压力通过单独的液压缸独立进行控制和调整,通过单独控制差厚拼焊板薄厚侧的径向液压力的大小,从而控制差厚拼焊板薄厚侧法兰区的材料流动进而控制差厚拼焊板的成形;
凸模9的型面根据待成形的差厚拼焊板的零件的内腔形状设计,凸模9的外形面与待成形的差厚拼焊板的零件的内腔形状相一致,凸模9与左凹模套2和右凹模套3根据差厚拼焊板的厚度设定合理的成形间隙,凸模9与左凹模套2的间隙为1.1tb mm,凸模9与左凹模套2的间隙为1.1th mm;使用时凸模9与双动液压机的主缸连接,可以在主缸的带动下沿着压边圈10、左凹模套2和右凹模套3形成的内腔上下移动;
压边圈10为整体式的压边圈,为圆环体状结构,上面设有与双动液压机的压边缸连接的接口,使用时与双动液压机的压边缸连接,在压边缸的带动下可以控制差厚拼焊板薄厚板两侧的压边力的大小。
本发明还提供了利用上述成形装置的一种差厚拼焊板充液成形方法,用于铝合金差厚拼焊板的充液成形,其成形过程主要包括如下步骤:
步骤一、根据如图4所示的差厚拼焊板的制备工艺流程,进行差厚拼焊板的制备,下面对差厚拼焊板的制备步骤进行详细描述:
1.1、首先铝板通过剪板机钣金下料,然后用化学除油和碱洗的方法对铝板进行化学清洗,得到长方形的薄铝合金板、长方形的厚铝合金板;
1.2、利用钨极氩弧焊焊接设备对长方形的薄铝合金板和厚铝合金板进行焊接,获得不同规格铝合金差厚拼焊板;
1.3、焊接完成后,对差厚拼焊板进行焊缝打磨,打磨掉凸出拼焊板厚板处的焊缝,并观察拼焊板的焊缝外观质量,要求焊缝外观满足QJ2698A-2011中I级焊缝的要求;然后对打磨完焊缝的拼焊板进行X射线检测,要求焊缝的内部质量满足QJ2698A-2011中I级焊缝的要求;
1.4、对步骤1.3检测通过后的差厚拼焊板进行完全退火处理,使板材恢复塑性以及使焊缝与板材的塑性接近或者相同。即将焊接完成的差厚拼焊板放在箱式电阻炉中退火处理,加热温度T=300~320℃,保温时间0.5~1.5h,采取到温入炉和空冷的冷却方式,其退火处理工艺如图5所示。
1.5、根据差厚拼焊板的成形零件计算零件的展开料,然后通过线切割方式切割差厚拼焊板为圆形坯料;
步骤二、将O形橡胶密封圈5装在凹模座1上,然后将左凹模套2和右凹模套3组合起来,共同放置到凹模座1中,安装完成后将凹模座1放在液压机的下工作平台上,然后用压板将凹模座1固定在液压机的下工作平台上,安装完成后利用高压转接接头将独立液压系统源I和凹模座1连接起来,形成高压充液室4;
步骤三、将右径向压力室垫块6、左径向压力室垫块12装在凹模座1上,安装完成后利用高压转接接头将独立液压系统源II和右径向压力室垫块6连接起来,然后将独立液压系统源III和左径向压力室垫块12连接起来,形成径向压力的产生源;
步骤四、将步骤一制造完成的差厚拼焊板坯料,放置在右径向压力室垫块6、左径向压力室垫块12上,差厚拼焊板13具有阶梯表面的一面向下靠近液室,厚板侧8放在右径向压力室垫块5上,薄板侧11放在左径向压力室垫块12上,在薄板和左径向压力室中间增加半圆形垫环,来保证压边法兰的等厚度和等间隙,半圆形垫环形状如图7所示,厚度为(th-tb)mm;
步骤五、将O形橡胶密封圈7装在压边圈10的密封沟槽里,密封圈安装完毕后将压边圈10放置到左右径向压力室垫块6、12上,然后将压边圈10与液压机液压缸连接,液压缸单独控制液压力的大小,从而控制差厚拼焊板压边力的大小。
步骤六、将凸模9连接到液压机的主缸上,液压机的主缸控制凸模9向下移动,同时压边缸控制压边圈10向下移动使压边圈10的下表面与差厚拼焊板13接触并施加压边力,压边力保持至3000KN不变,压边时采用定间隙的方法,凹模和压边圈的间隙为1.1th mm,压边间隙通过旁边加垫片的形式实现,垫圈的厚度为1.1th mm;
步骤七、液压机的主缸控制凸模9向下移动,直到凸模9的下表面与差厚拼焊板的上表面之间距离(3~5)th mm,此时,独立液压系统源I通过充液孔I-1按照如图8所示的初始液室压力曲线向高压充液室4内充入液体介质,高压充液室4内逐步填满液体介质,空气逐步被排出,并使高压充液室4内部建立起(0.01σs~0.04σs)MPa的初始液室压力;
步骤八、当高压充液室4内部建立起(0.01σs~0.04σs)MPa的初始液室压力后,液压机主缸带动凸模9继续下行,进行拉深,拉深过程中压边力保持不变,此时,通过充液孔I-1继续按照如图9所示的液室压力曲线向高压充液室4充入液体介质,提高高压充液室4内部液体介质的压力至(0.1σs~0.3σs)MPa;
步骤九、当高压充液室4内部建立起(0.1σs~0.3σs)MPa的液室压力,液压机主缸控制凸模9继续下行,同时通过充液孔II-1继续向右径向压力室垫块6充入液体介质,增加厚板径向压力σrh到(0.03σs~0.2σs)MPa,同时通过充液孔III-1继续向左径向压力室垫块12充入液体介质,增加薄板径向压力σrb到(0.03σs~0.2σs)(tb/th)MPa,差厚拼焊板坯料13逐渐流入,厚板侧8逐渐贴靠凹模套3,薄板侧11逐渐贴靠凹模套2,直至拉深结束,成形出差厚拼焊板零件;
步骤十、拉深成形结束后,卸载高压充液室4内的压力以及左右径向压力室垫块液压室II-3、III-3内的压力,液压机主缸带动凸模9回程,然后卸载压边力,液压机压边缸带动压边圈10上行,使模具处于打开状态,取出成形完成的差厚拼焊板零件。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (10)
1.一种铝合金差厚拼焊板充液成形方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤一、加工得到差厚拼焊板;
步骤二、将O形橡胶密封圈5装在凹模座1上,左凹模套2和右凹模套3组合后放置到凹模座1中,然后将凹模座1固定在液压机的下工作平台上,利用高压转接接头将独立液压系统源I和凹模座1连接,形成高压充液室4;
步骤三、将右径向压力室垫块6、左径向压力室垫块12装在凹模座1上,利用高压转接接头将独立液压系统源II和右径向压力室垫块6连接,将独立液压系统源III和左径向压力室垫块12连接;
步骤四、将差厚拼焊板放置在右径向压力室垫块6、左径向压力室垫块12上,在薄板和左径向压力室中间增加半圆形垫环;
步骤五、将O形橡胶密封圈7装在压边圈10的密封沟槽里,然后将压边圈10放置到右径向压力室垫块6、左径向压力室垫块12上,压边圈10与液压机液压缸连接;
步骤六、将凸模9连接到液压机的主缸上,液压机的主缸控制凸模9向下移动,同时压边缸控制压边圈10向下移动使压边圈10的下表面与差厚拼焊板13接触并施加不变的压边力;
步骤七、令液压机的主缸控制凸模9向下移动,直到凸模9的下表面与差厚拼焊板的上表面之间距离满足设定值时,独立液压系统源I通过充液孔I-1向高压充液室4内充入液体介质,并使高压充液室4内部建立初始液室压力;
步骤八、当高压充液室4内部建立起初始液室压力时,液压机主缸带动凸模9继续下行,且压边力保持不变,通过充液孔I-1继续向高压充液室4充入液体介质,并提高高压充液室4内部液体介质的压力;
步骤九、当高压充液室4的液室压力提高后,液压机主缸控制凸模9继续下行,同时通过充液孔II-1继续向右径向压力室垫块6充入液体介质,充液孔III-1继续向左径向压力室垫块12充入液体介质,差厚拼焊板坯料13逐渐流入,直至拉深结束成形出差厚拼焊板零件;
步骤十、拉深成形结束后,卸载高压充液室4内的压力以及左右径向压力室垫块液压室II-3、III-3内的压力,液压机主缸带动凸模9回程,卸载压边力,液压机压边缸带动压边圈10上行,取出成形完成的差厚拼焊板零件。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金差厚拼焊板充液成形方法,其特征在于:所述的加工得到差厚拼焊板的方法为:
(1)、将铝板通过剪板机钣金下料,然后用化学除油和碱洗的方法对铝板进行化学清洗,得到长方形的薄铝合金板、长方形的厚铝合金板;
(2)、利用钨极氩弧焊焊接设备对长方形的薄铝合金板和厚铝合金板进行焊接,获得铝合金差厚拼焊板;
(3)、对差厚拼焊板进行焊缝打磨,打磨掉凸出拼焊板厚板处的焊缝,使得焊缝外观满足QJ2698A-2011中I级焊缝的要求,然后对打磨完焊缝的拼焊板进行X射线检测,使得焊缝的内部质量满足QJ2698A-2011中I级焊缝的要求;
(4)、对差厚拼焊板进行完全退火处理;
(5)、通过线切割方式切割差厚拼焊板为圆形坯料。
3.根据权利要求2所述的一种铝合金差厚拼焊板充液成形方法,其特征在于:所述的步骤四中差厚拼焊板13具有阶梯表面的一面向下靠近液室,厚板侧8放在右径向压力室垫块5上,薄板侧11放在左径向压力室垫块12上。
4.根据权利要求3所述的一种铝合金差厚拼焊板充液成形方法,其特征在于:所述的在薄板和左径向压力室中间增加的半圆形垫环的厚度为(th-tb)mm,其中,tb为差厚拼焊板13的薄板厚度,th为差厚拼焊板13的厚板厚度。
5.根据权利要求4所述的一种铝合金差厚拼焊板充液成形方法,其特征在于:所述的步骤六中压边缸控制压边圈10向下移动使压边圈10的下表面与差厚拼焊板13接触并施加不变的压边力为3000KN,压边时采用定间隙的方法,凹模和压边圈的间隙为1.1thmm,压边间隙通过旁边加垫片的形式实现,垫圈的厚度为1.1thmm。
6.根据权利要求5所述的一种铝合金差厚拼焊板充液成形方法,其特征在于:所述的步骤七中的初始液室压力为0.01σs~0.04σsMPa,σs是指铝合金的屈服强度。
7.根据权利要求6所述的一种铝合金差厚拼焊板充液成形方法,其特征在于:所述的步骤八中高压充液室4内部液体介质的压力需提高至(0.1σs~0.3σs)MPa。
8.根据权利要求7所述的一种铝合金差厚拼焊板充液成形方法,其特征在于:所述的步骤九中通过充液孔II-1继续向右径向压力室垫块6充入液体介质,使得厚板径向压力σrh为(0.03σs~0.2σs)MPa。
9.根据权利要求8所述的一种铝合金差厚拼焊板充液成形方法,其特征在于:所述的步骤九中通过充液孔III-1继续向左径向压力室垫块12充入液体介质,使得薄板径向压力σrb为(0.03σs~0.2σs)(tb/th)MPa。
10.根据权利要求2所述的一种铝合金差厚拼焊板充液成形方法,其特征在于:所述的步骤(4)中的退火处理为:
对差厚拼焊板进行完全退火处理,通过在箱式电阻炉中退火处理,加热温度T=300~320℃,保温时间0.5~1.5h,采取到温入炉和空冷的冷却方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910295226.1A CN109967588B (zh) | 2019-04-12 | 2019-04-12 | 一种铝合金差厚拼焊板充液成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910295226.1A CN109967588B (zh) | 2019-04-12 | 2019-04-12 | 一种铝合金差厚拼焊板充液成形方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109967588A true CN109967588A (zh) | 2019-07-05 |
CN109967588B CN109967588B (zh) | 2020-07-14 |
Family
ID=67084512
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910295226.1A Expired - Fee Related CN109967588B (zh) | 2019-04-12 | 2019-04-12 | 一种铝合金差厚拼焊板充液成形方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109967588B (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111745029A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-10-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种径向差厚的曲面件成形方法及装置 |
CN113020915A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-06-25 | 一汽解放汽车有限公司 | 拼接成型方法 |
CN113588541A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-11-02 | 北京卫星制造厂有限公司 | 一种用于拼焊板充液成形性能及成形规律的试验方法 |
CN113607632A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-11-05 | 北京卫星制造厂有限公司 | 一种用于拼焊板充液成形性能及成形规律的试验装置 |
CN114535393A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-05-27 | 桂林电子科技大学 | 阶梯形件分步预胀成形加工装置及成形加工方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101169642A (zh) * | 2007-11-30 | 2008-04-30 | 江苏大学 | 差厚高强度钢激光拼焊板曲线焊缝布置和成形方法 |
CN201300560Y (zh) * | 2008-09-16 | 2009-09-02 | 上海第二工业大学 | 一种用于差厚拼焊板液压成形的模具装置 |
CN102632125A (zh) * | 2012-04-01 | 2012-08-15 | 首钢总公司 | 一种可实现径向加压和液压压边的板材差温充液成形装置 |
CN102764808A (zh) * | 2012-07-24 | 2012-11-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种变径筒形件的液压成形装置及方法 |
KR101277858B1 (ko) * | 2011-09-28 | 2013-06-21 | 현대제철 주식회사 | 테일러 웰디드 블랭크 제조방법 및 이를 위한 용접 이음부 재도금 장치 |
KR20140072928A (ko) * | 2012-11-15 | 2014-06-16 | 주식회사 성우하이텍 | 핫 스탬핑 금형용 온도센서유닛 |
CN104607524A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-05-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种大型曲面件的拼焊板整体拉深成形装置及方法 |
-
2019
- 2019-04-12 CN CN201910295226.1A patent/CN109967588B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101169642A (zh) * | 2007-11-30 | 2008-04-30 | 江苏大学 | 差厚高强度钢激光拼焊板曲线焊缝布置和成形方法 |
CN201300560Y (zh) * | 2008-09-16 | 2009-09-02 | 上海第二工业大学 | 一种用于差厚拼焊板液压成形的模具装置 |
KR101277858B1 (ko) * | 2011-09-28 | 2013-06-21 | 현대제철 주식회사 | 테일러 웰디드 블랭크 제조방법 및 이를 위한 용접 이음부 재도금 장치 |
CN102632125A (zh) * | 2012-04-01 | 2012-08-15 | 首钢总公司 | 一种可实现径向加压和液压压边的板材差温充液成形装置 |
CN102764808A (zh) * | 2012-07-24 | 2012-11-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种变径筒形件的液压成形装置及方法 |
KR20140072928A (ko) * | 2012-11-15 | 2014-06-16 | 주식회사 성우하이텍 | 핫 스탬핑 금형용 온도센서유닛 |
CN104607524A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-05-13 | 哈尔滨工业大学 | 一种大型曲面件的拼焊板整体拉深成形装置及方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
刘晓晶等: "铝镁合金双路径加载充液拉深成形的数值模拟", 《中国有色金属学报》 * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111745029A (zh) * | 2020-07-06 | 2020-10-09 | 哈尔滨工业大学 | 一种径向差厚的曲面件成形方法及装置 |
CN113020915A (zh) * | 2021-03-22 | 2021-06-25 | 一汽解放汽车有限公司 | 拼接成型方法 |
CN113588541A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-11-02 | 北京卫星制造厂有限公司 | 一种用于拼焊板充液成形性能及成形规律的试验方法 |
CN113607632A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-11-05 | 北京卫星制造厂有限公司 | 一种用于拼焊板充液成形性能及成形规律的试验装置 |
CN113588541B (zh) * | 2021-06-30 | 2023-07-14 | 北京卫星制造厂有限公司 | 一种用于拼焊板充液成形性能及成形规律的试验方法 |
CN113607632B (zh) * | 2021-06-30 | 2023-09-29 | 北京卫星制造厂有限公司 | 一种用于拼焊板充液成形性能及成形规律的试验装置 |
CN114535393A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-05-27 | 桂林电子科技大学 | 阶梯形件分步预胀成形加工装置及成形加工方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109967588B (zh) | 2020-07-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109967588A (zh) | 一种铝合金差厚拼焊板充液成形方法 | |
CN104785621B (zh) | 一种大型薄壁件的拉形和电磁复合渐进成形方法及装置 | |
CN102284588A (zh) | 一种提高板材成形极限的装置 | |
CN107745029A (zh) | 一种贮箱箱底整体成形方法 | |
CN112792505B (zh) | 内壁沟槽结构再生冷却身部成型方法 | |
CN111408660B (zh) | 薄壁金属钣金构件的无法兰边成形方法 | |
CN109692911A (zh) | 一种大型环壳零件整体成形装置和方法 | |
CN102228926A (zh) | 一种双向加压管材充液成形方法 | |
CN104589910B (zh) | 热成形车轮及其制作方法 | |
CN210497867U (zh) | 一种铝合金差厚拼焊板充液成形装置 | |
CN110434216A (zh) | 一种大型环形唇口件整体充液成形方法 | |
CN110153348A (zh) | 锻造装置及锻造方法 | |
CN111515287B (zh) | 一种超高强度钢板的梯级热冲压成形方法 | |
CN207325699U (zh) | 一种滑动式液压胀形模具 | |
CN110653569B (zh) | 液体火箭发动机燃烧室成形方法 | |
CN106898784A (zh) | 一种燃料电池用金属双极板的加工方法 | |
CN105773082A (zh) | 一种发动机复合尾喷管的制备方法 | |
CN112676459B (zh) | 一种铝锂合金复杂薄壁结构件的超低温柔性成形方法 | |
CN112659674B (zh) | 一种带通道的点阵拓扑结构及其制备方法及舱段壁板 | |
CN112676460A (zh) | 一种铝锂合金复杂薄壁结构件的超低温柔性成形装置 | |
CN106622033B (zh) | 一种大型静音化六面顶液压机 | |
CN113751570B (zh) | 一种钛合金四层结构成形模具、模具组件及制备方法 | |
CN104551553B (zh) | 内加厚式冲压硬化车轮及其制作方法 | |
CN111151903A (zh) | 一种钛合金中空筒体结构件的成形方法 | |
CN113751590A (zh) | 一种钛合金四层结构成形方法和模具组件 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200714 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |