CN115193995A - 一种铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控方法及装置 - Google Patents

一种铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控方法及装置 Download PDF

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CN115193995A CN202210840888.4A CN202210840888A CN115193995A CN 115193995 A CN115193995 A CN 115193995A CN 202210840888 A CN202210840888 A CN 202210840888A CN 115193995 A CN115193995 A CN 115193995A
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苑世剑
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Abstract

本发明提供了一种铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控方法及装置,涉及铝合金成形技术领域,所述方法包括将板坯在整形模具的上表面定位,且压边圈和预制模具加压下行并压紧板坯;分别向整形模具的第一模腔和预制模具的第二模腔内填充超低温介质以冷却第一模腔、第二模腔和板坯,压缩第一模腔内的超低温介质以向板坯反向施加超低温流体压力,得到预制板坯;增大压边圈的载荷,压缩第二模腔内的超低温介质以向板坯正向施加超低温流体压力,预制板坯贴膜,停止填充超低温介质,预制模具和压边圈回程,卸压,取出铝合金超薄深腔曲面件。本发明板坯冷却效果好,温度分布均匀,抑制薄板起皱,减小开裂,构件壁厚分布均匀。

Description

一种铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控方法及装置
技术领域
本发明涉及铝合金成形技术领域,具体而言,涉及一种铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控方法及装置。
背景技术
大尺寸超薄深腔复杂曲面构件是组成航空航天、卫星通信、石油化工等装备的关键结构,其传统成形方法存在易起皱、开裂及壁厚分布不均等缺陷。基于铝及铝合金结构材料超低温下延伸率和硬化指数同时提高的“双增效应”,采用整板超低温拉深的方法能够成形无缺陷的薄壁曲面构件,同时超低温环境下通过设置拉深筋和增大压边力一定程度上能够抑制起皱缺陷,但对于径厚比更小(小于1‰)的超薄复杂曲面构件,采用薄板超低温拉深法很难成形,拉深过程不可避免产生起皱、开裂及壁厚分布不均等问题,导致构件拉深工艺窗口小,废品率高。另外,超薄构件成形过程存在温度不均匀、冷却效率低、短时间难以达到材料超低温临界温度等工艺难题,实现变形均匀性的调控能力十分有限。
发明内容
本发明解决的问题是现有大尺寸超薄深腔复杂曲面构件超低温拉深过程易开裂、易起皱、工艺窗口窄,板坯温度分布不均、难以达到材料的超低温临界转变温度中的至少一个方面,导致变形均匀性调控难度很大。
为解决上述问题,本发明提供一种铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控方法,基于超低温成形模具,所述模具包括压边圈、预制模具和整形模具,且所述压边圈和所述预制模具设置于所述整形模具的上部,所述铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控方法包括如下步骤:
步骤S1,将板坯在所述整形模具的上表面定位,且所述压边圈和所述预制模具加压下行并压紧所述板坯;
步骤S2,分别向所述整形模具的第一模腔和所述预制模具的第二模腔内填充超低温介质以冷却所述第一模腔、所述第二模腔和所述板坯;
步骤S3,压缩所述第一模腔内的所述超低温介质以向所述板坯反向施加超低温流体压力,所述板坯在所述超低温流体压力的作用下向靠近所述第二模腔的方向移动至与所述第二模腔贴膜,得到预制板坯;
步骤S4,增大所述压边圈的载荷,压缩所述第二模腔内的超低温介质以向所述板坯正向施加超低温流体压力,所述预制板坯在所述超低温流体压力的作用下向靠近所述第一模腔的方向移动至贴膜,并保压预设时间;
步骤S5,停止填充所述超低温介质,所述预制模具和所述压边圈回程,卸压,取出铝合金超薄深腔曲面件。
可选地,所述超低温介质包括液氧、液氩或液氮。
可选地,所述预制板坯的形状为波纹形。
可选地,所述预制板坯的总表面积满足如下关系式:
Figure BDA0003750994710000021
其中,Sp为预制板坯的总表面积,Si为单个波纹形腔表面积,n为波纹环数量。
可选地,步骤S3中,所述板坯在所述超低温流体压力的作用下向靠近所述第二模腔的方向移动至与所述第二模腔贴膜时,所述板坯的法兰区进料量满足如下关系式:
Figure BDA0003750994710000022
其中,L为法兰区进料长度,R为板坯半径,r为法兰区进料后板坯半径, d为第一模腔直径。
本发明所述的铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控方法相对于现有技术的优势在于:
本发明通过向整形模具的第一模腔和预制模具的第二模腔内填充超低温介质以冷却第一模腔、第二模腔,并从正、反两方面同时浸泡冷却板坯,以克服现有喷射冷却法效率低、因模具吸热温度分布不均等难题。另外,本发明通过预制板坯在超低温介质中展开以获得与原始薄板坯等厚的超薄深腔复杂曲面构件,板坯冷却效果好,温度分布均匀,试件与原始板坯等厚,既抑制薄板起皱,又减小板坯局部开裂,并通过较大的预应变显著增加材料硬化率,能够在超低温流体压力下获得壁厚分布均匀的构件。
为解决上述问题,本发明提供一种铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控装置,用于实现所述的铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控方法,所述成形装置包括进料测量结构、增压结构、预制模具、整形模具以及输送及存储结构,板坯用于设置于所述预制模具与所述整形模具之间,且所述进料测量结构与所述板坯的法兰区相连接,所述输送及存储结构和所述增压结构分别依次与所述预制模具和所述整形模具相连接,且所述输送及存储结构用于通过所述增压结构向所述预制模具和所述整形模具提供超低温介质。
可选地,所述进料测量结构包括电连接的数据采集箱和位移传感器,所述位移传感器与所述板坯的法兰区相连接以测量所述板坯的法兰区进料量。
可选地,所述增压结构包括:油缸和活塞杆,所述油缸与所述预制模具和所述整形模具相连接,所述活塞杆与所述油缸活动连接以压缩所述超低温介质。
可选地,所述输送及存储结构包括相互连通的自增压式杜瓦存储瓶和通液组件,所述通液组件与所述油缸相连通。
可选地,所述预制模具靠近所述整形模具的表面形状为波纹形,所述整形模具靠近所述预制模具的表面形状为弧形。
与现有技术相比,本发明所述的铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控装置结构简单,且本发明所述的铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控装置与所述铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控方法相较于现有技术的其他优势相同,在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明实施例中的铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控方法流程图;
图2为本发明实施例中的预制板坯的总表面积随第一模腔直径和波纹环数量的变化曲线示意图;
图3为本发明实施例中的板坯的法兰区进料量随第一模腔直径和波纹环数量的变化曲线示意图;
图4为本发明实施例中的铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控装置的结构示意图;
图5为本发明实施例中板坯处于浸泡式冷却阶段时铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控装置的结构状态示意图;
图6为本发明实施例中板坯处于预制阶段时铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控装置的结构状态示意图;
图7为本发明实施例中板坯处于展平阶段时铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控装置的结构状态示意图;
图8为本发明实施例中板坯处于贴模整形阶段时铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控装置的结构状态示意图;
图9为本发明实施例中预制板坯的结构示意图;
图10为本发明实施例中铝合金超薄深腔曲面件的结构示意图。
附图标记说明:
1-数据采集箱、2-位移传感器、3-压边圈、4-第二油缸、5-第二活塞杆、 6-第二模腔、7-预制模具、8-单向阀、9-增压阀、10-通液阀、11-自增压式杜瓦存储瓶、12-整形模具、13-第一模腔、14-第一油缸、15-第一活塞杆、 16-超低温介质、17-板坯。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、详尽地描述。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本申请实施例的描述中,术语“一些实施例”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
还需要说明的是,附图中Z轴表示竖向,也就是上下位置,并且Z轴的正向(也就是Z轴的箭头指向)表示上,Z轴的负向(也就是与Z轴的正向相反的方向)表示下;附图中X轴表示水平方向,也就是左右位置,并且X 轴的正向(也就是X轴的箭头指向)表示左,X轴的负向(也就是与X轴的正向相反的方向)表示右;同时需要说明的是,前述Z轴及X轴的表示含义仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示,本发明实施例提供一种铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控方法,基于超低温成形模具,模具包括压边圈3、预制模具7和整形模具 12,且压边圈3和预制模具7设置于整形模具12的上部,铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控方法包括如下步骤:
步骤S1,将板坯17在整形模具12的上表面定位,且压边圈3和预制模具7加压下行并压紧板坯17;
步骤S2,分别向整形模具12的第一模腔13和预制模具7的第二模腔6 内填充超低温介质16以冷却第一模腔13、第二模腔6和板坯17,通过向整形模具12的第一模腔13和预制模具7的第二模腔6内填充超低温介质16以冷却第一模腔13、第二模腔6,并从正、反两方面同时浸泡冷却板坯17,以克服现有喷射冷却法效率低、因模具吸热温度分布不均等难题;
步骤S3,压缩第一模腔13内的超低温介质16以向板坯17反向施加超低温流体压力,板坯17在超低温流体压力的作用下向靠近第二模腔6的方向移动至与第二模腔6贴膜,得到预制板坯;
步骤S4,增大压边圈3的载荷,压缩第二模腔6内的超低温介质16以向板坯17正向施加超低温流体压力,预制板坯在超低温流体压力的作用下向靠近第一模腔13的方向移动至贴膜,并保压预设时间;
步骤S5,停止填充超低温介质16,预制模具7和压边圈3回程,卸压,取出铝合金超薄深腔曲面件。
本实施例通过预制板坯在超低温介质16中展开以获得与原始薄板坯17 等厚的超薄深腔复杂曲面构件,板坯17冷却效果好,温度分布均匀,试件与原始板坯17等厚,既抑制薄板起皱,又减小板坯17局部开裂,并通过较大的预应变显著增加材料硬化率,能够在超低温流体压力下获得壁厚分布均匀的构件。
一些优选的实施例中,超低温介质16包括液氧(-183℃)、液氩(-186℃) 或液氮(-196℃),原料易得,且通过低成本、高效率的双面浸泡式冷却来获得板坯17的超低温临界转变温度。
一些优选的实施例中,预制板坯的形状为波纹形,相比其他形状(三角形、矩形和梯形)的预制板坯,波纹形预制板坯对坯料的储存能力强,且表面积可随波纹的圈数和高度进行可控调节,容易控制。
本实施例中,预制板坯的总表面积满足如下关系式:
Figure BDA0003750994710000061
其中,Sp为预制板坯的总表面积,Si为单个波纹形腔表面积,n为波纹环数量。
本实施例中,步骤S3中,板坯17在超低温流体压力的作用下向靠近第二模腔6的方向移动至与第二模腔6贴膜时,板坯17的法兰区进料量满足如下关系式:
Figure BDA0003750994710000062
其中,L为法兰区进料长度,R为板坯半径,r为法兰区进料后板坯半径,d为第一模腔直径。
如图4所示,本发明的另一个实施例提供一种铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控装置,包括进料测量结构、增压结构、预制模具7、整形模具12以及输送及存储结构,板坯17用于设置于预制模具7与整形模具12之间,且进料测量结构与板坯17的法兰区相连接,输送及存储结构和增压结构分别依次与预制模具7和整形模具12相连接,且输送及存储结构用于通过增压结构向预制模具7和整形模具12提供超低温介质16。
一些实施例中,铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控装置还包括压边圈3,压边圈3设置于整形模具12的上方,且压边圈3的侧壁与预制模具7 相连接,由此,用于压紧板坯17的法兰区,结构简单。
一些实施例中,进料测量结构包括电连接的数据采集箱1和位移传感器2,位移传感器2与板坯17的法兰区相连接以测量板坯17的法兰区进料量。
优选的实施例中,增压结构包括:油缸和活塞杆,油缸与预制模具7和整形模具12相连接,活塞杆与油缸活动连接以压缩超低温介质16。
具体地,增压结构包括第一增压结构和第二增压结构,第一增压结构与整形模具12相连接,第二增压结构与预制模具7相连接;油缸包括第一油缸 14和第二油缸4,第一油缸14设置于整形模具12下方且与整形模具12相连接,第二油缸4设置于预制模具7上方且与预制模具7相连接;活塞杆包括第一活塞杆15和第二活塞杆5,第一活塞杆15与第一油缸14相配合,第二活塞杆5与第二油缸4相配合。
输送及存储结构、第一增压结构与整形模具12依次连接形成第一连接通路;输送及存储结构、第二增压结构与预制模具7依次连接形成第二连接通路,由此,输送及存储结构分别通过第一连接通路和第二连接通路向整形模具12和预制模具7输送超低温介质16,
一些实施例中,输送及存储结构包括相互连通的自增压式杜瓦存储瓶11 和通液组件,通液组件与油缸相连通。
具体地,在自增压式杜瓦存储瓶11上设置通液阀10,通液组件包括分别与第一增压结构相连通的第一通液管路和与第二增压结构相连通的第二通液管路,且在第一通液管路和第二通液管路上均设有单向阀8和增压阀9,由此,控制自增压式杜瓦存储瓶11中超低温介质16向预制模具7和整形模具12的输送。
优选的实施例中,预制模具7靠近整形模具12的表面形状为波纹形,整形模具12靠近预制模具7的表面形状为弧形。
本实施例中,铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控装置的工作过程如下:
压边圈3、预制模具7、整形模具12固定在压力机的工作台面上,并对中、定位;
板坯17前处理,将圆形薄板坯表面清理、打磨后放置在整形模具12上部,使圆形板坯与第一模腔13对中;
压边圈3和预制模具7下行,压住圆形薄板坯,在薄板坯上、下两面分别形成两个封闭的腔体,用来储存超低温冷却介质;
利用输送及存储结构在整形模具12内充填超低温冷却介质,使其充满整个第一模腔13,并对第一模腔13进行冷却;
利用输送及存储结构在预制模具7内充填超低温冷却介质,使其充满整个第二模腔6,并对第二模腔6进行冷却;
利用第一模腔13、第二模腔6内充满的超低温冷却介质对薄板正、反两面同时进行浸泡冷却,以获得薄板较低的成形温度,使其温度维持在超低温临界转变温度以下;
利用第一油缸14中的第一活塞杆15反向压缩第一模腔13内的超低温冷却介质,超低温冷却介质压缩并对深冷的薄板坯17反向施加超低温流体压力;
在小压边载荷作用下,薄板坯在超低温冷却介质压力作用下流入预制模具7内预制波纹板坯;
当薄板坯法兰进料量与薄板坯终成形完全贴模所需的进料量相等时,增大压边载荷保证预制波纹板坯展平时法兰区不进料,得到预制板坯;
利用第二油缸4中的第二活塞杆5正向压缩超低温冷却介质增压使预制波纹板坯在超低温流体压力作用下展平;
第二油缸4继续正向增压超低温冷却介质,使拉胀成形件在超低温流体压力作用下展平,并紧密贴第一模腔13;
构件成形贴模完成后,利用超低温流体压力增压第一模腔13并保压;
超低温冷却介质停止供给,第二油缸4回程,增压超低温冷却介质卸荷、取件;
同步增压结构卸荷,预制模具7、压边圈3上行、回程;
成形结束后,卸压取件,将试件从整形模具12的第一模腔13中取出,得到铝合金超薄深腔曲面件。
本实施例中,利用第一油缸14压缩超低温介质16反向对板坯17施加超低温液压载荷,进行坯料波纹的预制,以存储更多的板料;将板坯17法兰区通过压边圈3固定,利用上油缸压缩超低温介质16正向对板坯17施加超低温液压载荷,使波纹形坯料在深冷环境中因胀形而展开,并逐渐贴靠在凹模内型面里。由此,通过预制板坯在超低温介质16中展开以获得与原始薄板坯 17等厚的超薄深腔复杂曲面构件,板坯17冷却效果好,温度分布均匀,试件与原始板坯等厚,既抑制薄板起皱,又减小板坯17局部开裂,并通过较大的预应变显著增加材料硬化率,能够在超低温流体压力下获得壁厚分布均匀的构件。
实施例1
本实施例提供一种铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控方法,具体以 4mm厚度的AA2219铝合金为例,提供一种3350mm大尺寸封头在液氮-196℃下的成形方法,包括板坯17浸泡式冷却阶段、波纹预制阶段、预制波纹展平阶段和板坯17贴模整形阶段,如图5-8所示,具体包括如下步骤:
压边圈3、预制模具7、整形模具12固定在压力机的工作台面上,并对中、定位;
板坯17前处理,将直径4.2m的圆形薄板坯表面清理、打磨后放置在整形模具12上部,使圆形板坯与第一模腔13对中;
压边圈3和预制模具7下行,压住圆形薄板坯,在薄板坯上、下两面分别形成两个封闭的腔体,用来储存液氮;
利用输送及存储结构在整形模具12内充填液氮,使其充满整个第一模腔 13,并对第一模腔13进行冷却;
利用输送及存储结构在预制模具7内充填液氮,使其充满整个第二模腔6,并对第二模腔6进行冷却;
利用第一模腔13、第二模腔6内充满的液氮对薄板正、反两面同时进行浸泡冷却15min,使其温度达到-196℃;
利用第一油缸14中的第一活塞杆15压缩第一模腔13内的液氮,液氮压缩并对深冷的薄板坯反向施加超低温流体压力;
在3-5MPa的小压边载荷作用下,薄板坯在液氮压力作用下流入预制模具 7内预制波纹板坯;
当薄板坯法兰进料量与薄板坯终成形完全贴模所需的进料量相等时,增大压边载荷为6-10MPa,保证预制波纹板坯展平时法兰区不进料,得到预制板坯,如图9所示;
利用第二油缸4中的第二活塞杆5正向压缩液氮增压使预制波纹板坯在超低温流体压力作用下展平;
第二油缸4继续正向增压液氮,使拉胀成形件在超低温流体压力作用下展平,并紧密贴第一模腔13;
构件成形贴模完成后,利用超低温流体压力增压第一模腔13并保压5min;
液氮停止供给,第二油缸4回程,增压液氮卸荷、取件;
同步增压结构卸荷,预制模具7、压边圈3上行、回程;
成形结束后,卸压取件,将试件从整形模具12的第一模腔13中取出,得到铝合金超薄深腔曲面件,如图10所示。
需要说明的是,本实施例中预制板坯表面积精确计算是控制预制板坯正向胀形展开所需坯料量的关键,而预制板坯表面积计算与单个波纹形腔的形状、面积和波纹环数量有关。由于三角形、矩形和梯形预制件带有明显的尖角,容易使超薄构件产生较大应力集中而开裂。因此,基于预制板坯总表面积计算公式,假定预制板坯的波纹形状为半圆环,则预制板坯总表面积的计算式如下:
Figure BDA0003750994710000111
其中,Sp为预制板坯总表面积,d为第一模腔直径,n为波纹环数量。
根据上述计算式,计算出表面积Sp随第一模腔直径d和波纹环数量n的变化关系如图2所示。由图2可以看出,当波纹环数量一定时,预制板坯总表面积与第一模腔直径成正相关性;当第一模腔直径一定时,预制板坯总表面积与波纹环数量成正相关性。因此,在反胀预制波纹过程,对于直径比较大的超薄曲面构件,采用增加波纹环数量的方法来提高储存量。
还需要说明的是,本实施例中板坯17的法兰区进料量是板坯17胀形展开贴模调控的关键。假定预制板坯的波纹形状为半圆环,根据上述预制板坯总表面积的计算公式,得到板坯的法兰区进料量随第一模腔直径和波纹环数量的变化曲线如图3所示。由图3可以看出,当波纹环数量一定时,板坯17 的法兰区进料量与第一模腔直径成正相关性;当第一模腔直径一定时,法兰区进料量与波纹环数量成负相关性。因此,在反胀预制波纹过程中,对于直径比较大的特定表面积超薄曲面构件,通过增加的波纹环数量来减小法兰区进料量,进而降低波纹高度,防止构件过早破裂。
因此,本实施例提供的铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控方法能同时对板坯17的正、反两面同时进行浸泡式冷却,板坯17冷却效果好,温度分布均匀,试件与原始板坯等厚,既抑制薄板起皱,又减小板坯17局部开裂,并通过较大的预应变显著增加材料硬化率,能够在超低温流体压力下改善构件壁厚分布均匀性。
虽然本公开披露如上,但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下,可进行各种变更与修改,这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控方法,其特征在于,基于超低温成形模具,所述模具包括压边圈(3)、预制模具(7)和整形模具(12),且所述压边圈(3)和所述预制模具(7)设置于所述整形模具(12)的上部,所述铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控方法包括如下步骤:
步骤S1,将板坯(17)在所述整形模具(12)的上表面定位,且所述压边圈(3)和所述预制模具(7)加压下行并压紧所述板坯(17);
步骤S2,分别向所述整形模具(12)的第一模腔(13)和所述预制模具(7)的第二模腔(6)内填充超低温介质(16)以冷却所述第一模腔(13)、所述第二模腔(6)和所述板坯(17);
步骤S3,压缩所述第一模腔(13)内的所述超低温介质(16)以向所述板坯(17)反向施加超低温流体压力,所述板坯(17)在所述超低温流体压力的作用下向靠近所述第二模腔(6)的方向移动至与所述第二模腔(6)贴膜,得到预制板坯;
步骤S4,增大所述压边圈(3)的载荷,压缩所述第二模腔(6)内的超低温介质(16)以向所述板坯(17)正向施加超低温流体压力,所述预制板坯在所述超低温流体压力的作用下向靠近所述第一模腔(13)的方向移动至贴膜,并保压预设时间;
步骤S5,停止填充所述超低温介质(16),所述预制模具(7)和所述压边圈(3)回程,卸压,取出铝合金超薄深腔曲面件。
2.根据权利要求1所述的铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控方法,其特征在于,所述超低温介质(16)包括液氧、液氩或液氮。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控方法,其特征在于,所述预制板坯的形状为波纹形。
4.根据权利要求3所述的铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控方法,其特征在于,所述预制板坯的总表面积满足如下关系式:
Figure FDA0003750994700000021
其中,Sp为预制板坯的总表面积,Si为单个波纹形腔表面积,n为波纹环数量。
5.根据权利要求4所述的铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控方法,其特征在于,步骤S3中,所述板坯(17)在所述超低温流体压力的作用下向靠近所述第二模腔(6)的方向移动至与所述第二模腔(6)贴膜时,所述板坯(17)的法兰区进料量满足如下关系式:
Figure FDA0003750994700000022
其中,L为法兰区进料长度,R为板坯半径,r为法兰区进料后板坯半径,d为第一模腔直径。
6.一种铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控装置,用于实现如权利要求1-5任一项所述的铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控方法,其特征在于,包括进料测量结构、增压结构、预制模具(7)、整形模具(12)以及输送及存储结构,板坯(17)用于设置于所述预制模具(7)与所述整形模具(12)之间,且所述进料测量结构与所述板坯(17)的法兰区相连接,所述输送及存储结构和所述增压结构分别依次与所述预制模具(7)和所述整形模具(12)相连接,且所述输送及存储结构用于通过所述增压结构向所述预制模具(7)和所述整形模具(12)提供超低温介质(16)。
7.根据权利要求6所述的铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控装置,其特征在于,所述进料测量结构包括电连接的数据采集箱(1)和位移传感器(2),所述位移传感器(2)与所述板坯(17)的法兰区相连接以测量所述板坯(17)的法兰区进料量。
8.根据权利要求6所述的铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控装置,其特征在于,所述增压结构包括:油缸和活塞杆,所述油缸与所述预制模具(7)和所述整形模具(12)相连接,所述活塞杆与所述油缸活动连接以压缩所述超低温介质(16)。
9.根据权利要求8所述的铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控装置,其特征在于,所述输送及存储结构包括相互连通的自增压式杜瓦存储瓶(11)和通液组件,所述通液组件与所述油缸相连通。
10.根据权利要求8所述的铝合金超薄深腔曲面件超低温变形调控装置,其特征在于,所述预制模具(7)靠近所述整形模具(12)的表面形状为波纹形,所述整形模具(12)靠近所述预制模具(7)的表面形状为弧形。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115634993A (zh) * 2022-12-23 2023-01-24 吉林大学 浮动式压边液压双向单模深拉成形装置及成形方法
CN115634993B (zh) * 2022-12-23 2023-03-10 吉林大学 浮动式压边液压双向单模深拉成形装置及成形方法

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