CN117772914A - 一种脉冲电流调控薄壁金属构件成形的方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种脉冲电流调控薄壁金属构件成形的方法与装置。该方法包括以下步骤：提供成形模具和电脉冲发生装置，并将成形模具和电脉冲发生装置通过导线连接；提供待成型构件，待成型构件包括薄片材，薄片材包括第二区域和难变形的第一区域，第一区域的上表面贴设一层高阻导电薄膜；将待成型构件安装于模具型面板上，并将薄片材和模具型面板之间的间隙进行密封，形成密封腔体；将成形模具和待成型构件整体放置于热压罐中，按照预设工序对薄片材进行加工，得到薄壁金属构件。本发明是通过脉冲电流+高阻导电薄膜，调控难变形区域的第一区域的温度高于第二区域的温度，使待成型构件在成形前能够完全贴合模具型面板，提高成形精度。

Description

一种脉冲电流调控薄壁金属构件成形的方法与装置

技术领域

本发明属于金属构件成形技术领域，具体涉及一种脉冲电流调控薄壁金属构件成形的方法与装置。

背景技术

复杂薄壁金属构件广泛应用于航空、航天、高铁、汽车等领域，其精确成形对后续装备零件装配、气动外形以及服役性能极其重要。

蠕变时效成形工艺是一种利用金属蠕变、应力松弛和时效强化特性，适用于复杂薄壁金属构件高性能精确成形的先进板材加工技术，主要包括构件加载弯曲、蠕变时效、卸载回弹三个阶段。其中构件加载弯曲阶段主要采用真空袋技术实现，即通过真空袋膜把构件密封在模具表面工作区域中，抽取真空袋内的空气，然后模具与构件整体推入热压罐中，罐内进行加压，利用气压差实现构件加载弯曲贴合模具。然而，对于具有外形曲率复杂、蒙皮薄、厚度突变、带筋等结构特征的复杂薄壁金属构件，在罐内压力作用下仍然没有完全贴合模具型面，尤其是局部难变形区域，例如火箭贮箱双曲瓜瓣中间区域、机翼壁板高刚度区域。成形之后，构件难变形区域难以达到精度要求，因此对复杂薄壁金属构件难变形区域外形精确调控极其重要。目前，工厂对于复杂薄壁金属构件难变形区域主要采用人工修复方法，但修复精度不高、且容易损伤构件。

发明内容

本发明的目的在于通过脉冲电流+高阻导电薄膜，调控复杂薄壁金属构件的难变形区域的温度高于其他区域的温度，使难变形区域具有更高的软化程度，从而使待成型构件的难变形区域在现有热压罐提供的最大压力下能够完全贴合模具型面板，提高成形精度，解决了现有热压罐罐内最大压力不能使待成型构件完全弯曲贴合模具型面板导致的难变形区域成形精度不高的技术难题。

为实现上述目的，本发明提供一种脉冲电流调控薄壁金属构件成形的方法，所述方法包括以下步骤：

提供成形模具和用于产生脉冲电流的电脉冲发生装置，并将所述成形模具和所述电脉冲发生装置通过导线连接，所述成形模具包括支撑机构、及固设于所述支撑机构顶部的模具型面板，所述模具型面板包括面板本体、分别设置于所述面板本体两端的两个凹槽、设置于所述面板本体远离所述支撑机构的表面的第一绝缘涂层、设置于每个所述凹槽的槽壁的第二绝缘涂层、及分别安装于两个所述凹槽内且与所述凹槽的形状匹配的两个导电板，所述凹槽自所述面板本体远离所述支撑机构的表面向内凹陷形成，两个所述导电板通过所述导线分别与所述电脉冲发生装置的正极和负极连接；

提供待成型构件，所述待成型构件包括薄片材，所述薄片材包括难变形的第一区域和与所述第一区域共同组成所述薄片材的第二区域，所述第一区域为一个或者多个，所述第二区域包括与两个所述导电板分别对应设置的两个连接区域，所述待成型构件还包括贴设于每个所述第一区域的上表面的一层耐高温的高阻导电薄膜、及贴设于所述高阻导电薄膜的上表面且完全覆盖所述高阻导电薄膜的一层隔热薄膜，所述高阻导电薄膜用于在脉冲电流加热时使所述第一区域具有比第二区域更高的温度；

将所述待成型构件安装于所述模具型面板上，并将所述薄片材和所述模具型面板之间的间隙进行密封，在所述薄片材与所述模具型面板之间形成密封腔体；

将所述成形模具和所述待成型构件整体放置于热压罐中，按照预设工序对所述薄片材进行加工，得到所述金属构件，所述预设工序包括依次进行的加载弯曲、蠕变时效成形和卸载回弹，其中，所述加载弯曲包括：

室温下，对所述密封腔体抽真空，使所述薄片材向所述模具型面板靠近且所述第二区域的部分区域与所述模具型面板贴合，所述第二区域的部分区域包括所述连接区域；

同时启动所述热压罐的加热系统和所述电脉冲发生装置对所述薄片材进行加热，且所述第一区域的温度大于所述第二区域的温度，在所述薄片材的第二区域的温度升高到目标温度时，所述第一区域在具有比目标温度更高的温度状态下软化，启动所述热压罐的加压系统，使所述薄片材完全贴合所述所述模具型面板；

关闭所述电脉冲发生装置。

在一种具体的实施方式中，所述蠕变时效成形包括：

保持所述热压罐的加热系统和加压系统工作，在目标温度及目标压力下保持预设时间，使所述薄片材进行蠕变时效成形，其中，所述目标温度为所述薄片材的蠕变时效成形温度，所述目标压力为使所述薄片材完全贴合所述所述模具型面板对应的压力值。

在一种具体的实施方式中，所述卸载回弹包括：降温和卸压，使所述薄片材回弹，得到所述金属构件。

在一种具体的实施方式中，在所述加载弯曲步骤，所述第一区域的温度比所述第二区域的温度高20～40℃。

在一种具体的实施方式中，每个所述凹槽包括贯穿所述凹槽的槽底的安装孔，所述导线穿过所述安装孔与所述导电板连接。

在一种具体的实施方式中，所述隔热膜的面积大于所述导电薄膜的面积。

在一种具体的实施方式中，所述支撑机构包括多个横向设置的横卡板和多个纵向设置的纵卡板，多个所述横卡板和多个所述纵卡板交错设置形成所述支撑机构。

在一种具体的实施方式中，所述薄片材为铝合金，其对应的蠕变时效成形温度为160～190℃，所述预设时间为5～20h。

本发明还提供一种薄壁金属构件，所述薄壁金属构件为上文所述的薄壁金属构件成形方法成形得到。

本发明还提供一种脉冲电流调控薄壁金属构件成形的装置，所述装置用于对待成型构件进行成形，其中：

所述待成型构件包括薄片材，所述薄片材包括难变形的第一区域和与所述第一区域共同组成所述薄片材的第二区域，所述第一区域为一个或者多个，所述第二区域包括两个相对设置的连接区域，所述待成型构件还包括贴设于每个所述第一区域的上表面的一层耐高温的高阻导电薄膜、及贴设于所述高阻导电薄膜的上表面且完全覆盖所述高阻导电薄膜的一层隔热薄膜，所述高阻导电薄膜用于在脉冲电流加热时使所述第一区域具有比第二区域更高的温度；

所述装置包括热压罐、成形模具、用于产生脉冲电流的电脉冲发生装置及用于连接所述成形模具和所述电脉冲发生装置的导线，所述成形模具包括支撑机构、及固设于所述支撑机构顶部的模具型面板，所述模具型面板包括面板本体、分别设置于所述面板本体两端的两个凹槽、设置于所述面板本体远离所述支撑机构的表面的第一绝缘涂层、设置于每个所述凹槽的槽壁的第二绝缘涂层、及分别安装于两个所述凹槽内且与所述凹槽的形状匹配的两个导电板，所述凹槽自所述面板本体远离所述支撑机构的表面向内凹陷形成，两个所述导电板与两个所述连接区域对应设置且能与所述连接区域电连接，且两个所述导电板通过所述导线分别与所述电脉冲发生装置的正极和负极连接。

本发明的有益效果至少包括：

一、本发明提供的脉冲电流调控薄壁金属构件成形的方法，包括以下步骤：提供成形模具和电脉冲发生装置，并将所述成形模具和所述电脉冲发生装置通过导线连接，模具型面板的面板本体上设置有第一绝缘涂层；提供待成型构件，所述待成型构件包括薄片材，所述薄片材包括难变形的第一区域，所述第一区域的上表面贴设一层高阻导电薄膜；将所述待成型构件安装于所述模具型面板上，并将所述薄片材和所述模具型面板之间的间隙进行密封，在所述薄片材与所述模具型面板之间形成密封腔体；将所述成形模具和所述待成型构件整体放置于热压罐中，按照预设工序对所述薄片材进行加工，得到所述金属构件，所述预设工序包括依次进行的加载弯曲、蠕变时效成形和卸载回弹，在加载弯曲步骤，通过热压罐的加热系统和脉冲电流进行加热，以热压罐加热为主，由于在难变形的第一区域的表面贴设有高阻导电薄膜，脉冲电流经过高电阻区域(第一区域)会产生更多的热量，从而使第一区域的温度比第二区域的温度高，这样，难变形的第一区域在热压罐加载的压力下能够完全贴合所述模具型面板，突破了现有热压罐罐内最大压力不能使待成型构件完全弯曲贴合模具型面板的难题，解决了复杂薄壁金属构件难变形区域精度不高的难题，从而有利于后续零件的装配。

二、针对多个难变形区域，只需在每个难变形区域贴设高阻导电薄膜，即可通过脉冲电流调控每个难变形区域在加载弯曲阶段的温度，从而使得待成型构件的全部难变形区域均能贴合所述模具型面板，提高成形精度，克服现有技术需要人工逐个进行修复导致的效率低的难题。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的薄壁金属构件成形方法的步骤流程图；

图2为本发明一实施例提供的薄壁金属构件成形装置在抽真空后的立体结构示意图；

图3为图2所示薄壁金属构件成形装置的立体分解图；

图4为图2所示薄壁金属构件成形装的部分结构示意图；

图5为图4所示A部分的放大图；

图6为图2所示薄壁金属构件成形装置的成形模具的立体结构示意图；

图7为抽真空前和抽真后待成形构件与模具型面板的位置关系示意图，其中，图7(a)是抽真空前待成形构件与模具型面板的位置关系示意图，图7(b)是抽真空后待成形构件与模具型面板的位置关系示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖多种不同实施方式。

复杂薄壁金属构件由于曲率复杂、高筋、蒙皮厚度突变等特点，局部区域刚度大。在利用热压罐成形时，在蠕变时效成形温度和热压罐能加载的最大压力1.2Mpa下(目前热压罐罐内设计的最大压力在1.2MPa)，构件的难变形区域仍不能完全弯曲贴合模具型面板，导致成形后构件精度不能达到要求。本发明通过脉冲电流对待成型构件进行加热，使贴设有高阻导电薄膜的难变形区域具有更高的温度(局部电阻高时产生更高的焦耳热)，在非难变形区域达到蠕变时效温度时，难变形区域在高于蠕变时效温度的状态下具有更高的软化程度，再结合热压罐加载的压力能够使难变形区域完全贴合模具型面板，突破了现有热压罐罐内最大压力不能使板材完全弯曲贴膜的难题，解决了复杂薄壁金属构件难变形区域精度不高的难题，从而有利于后续零件的装配。

本发明提供一种脉冲电流调控薄壁金属构件成形的方法，所述薄壁金属构件为具有多个特征中的任意一个特征或者多个特征中至少两个特征组合的金属构件，多个特征包括变厚度、带筋条和多曲率。其中变厚度可以理解为薄壁金属构件的各个部区域的厚度不完全相同，比如一个区域的厚度为2mm，另一个区域的厚度为7mm，多曲率可以理解为薄壁金属构件各个部分弯曲的程度不相同。

优选地，所述薄壁金属构件为变厚度的薄壁金属构件、带筋条的薄壁金属构件或者多曲率的薄壁金属构件。

在本实施例中，所述薄壁金属构件为瓜瓣构件，所述瓜瓣构件属于多曲率的薄壁金属构件中的一种。

在其他实施例中，所述薄壁金属构件还可以为变厚度的薄壁构件、带筋条的薄壁构件。

请结合参阅图1至图7，所述脉冲电流调控薄壁金属构件成形的方法包括以下步骤：

步骤S101、提供成形模具10和用于产生脉冲电流的电脉冲发生装置20，并将所述成形模具10和所述电脉冲发生装置20通过导线30连接。

所述成形模具10包括支撑机构11及固设于所述支撑机构11顶部的模具型面板12，所述模具型面板12包括面板本体121、分别设置于所述面板本体121两端的两个凹槽122、设置于所述面板本体121远离所述支撑机构11表面的第一绝缘涂层、设置于每个所述凹槽122的槽壁的第二绝缘涂层、及分别安装于两个所述凹槽122内且与所述凹槽122的形状匹配的两个导电板123，所述凹槽122自所述面板本体121远离所述支撑机构11的表面向内凹陷形成，两个所述导电板123通过导线30分别与所述电脉冲发生装置20的正负极连接。

在本发明中，所述支撑机构11用于支撑模具型面板12，所述模具型面板12的型面与所述金属构件的形状相同。

优选地，所述支撑机构11包括多个横向设置的横卡板111和多个纵向设置的纵卡板112，多个所述横卡板111和多个所述纵卡板112交错设置形成所述支撑机构11。

在本实施例中，所述模具型面板12的型面与瓜瓣构件的形状相同。

在本实施例中，所述面板本体121远离所述支撑机构11的表面设置第一绝缘涂层，每个所述凹槽122的槽壁设置第二绝缘涂层，是为了防止电脉冲发生装置加热时脉冲电流流向所述成形模具10。

优选地，每个所述凹槽122包括贯穿所述凹槽122的槽底的安装孔1221，所述导线30穿过所述安装孔1221与所述导电板123连接。

在本实施例中，所述安装孔1221为圆形孔，其尺寸与所述导线30的大小相匹配。在其他实施例中，所述安装孔也可为方形孔等其他形状的孔，其作用是方便导线穿过，对孔的形状不作限定。

在本实施例中，所述导电板123的形状与所述凹槽122的形状匹配，是指导电板123放入所述凹槽122后，所述导电板123的侧壁与所述凹槽122的侧壁抵接，且所述导电板123的上表面与所述面板本体121按照曲率光滑过渡。

在本实施例中，所述导电板123的形状与所述凹槽122的形状匹配，也可以直接理解为所述导电板123的形状与所述凹槽122的收容空间的形状相同。

在本发明中，所述凹槽122的形状不作限定，其只要具有收容导电板123的收容空间即可，在本施例中，所述导电板123为方形体，所述凹槽122为矩形状的凹槽。

优选地，所述导电板123为铜导板。

在其他实施例中，所述导电板123也可以为其他材质的导电板，只要能导电即可。

所述电脉冲发生装置20用于产生脉冲电流，对待成型构件辅助加热，以对难变形区域的温度进行调控。

步骤S102、提供待成型构件40。

所述待成型构件40包括薄片材41，所述薄片材41包括难变形的第一区域411和与所述第一区域411共同组成所述薄片材41的第二区域412，所述第一区域411为一个或者多个，所述第二区域412包括与两个所述导电板123分别对应设置的两个连接区域4121，所述待成形的构件40还包括贴设于每个所述第一区域411的上表面的一层耐高温的高阻导电薄膜42、及贴设于所述高阻导电薄膜42的上表面且完全覆盖所述高阻导电薄膜42的一层隔热薄膜43，所述高阻导电薄膜42用于在脉冲电流加热时使所述第一区域具有比第二区域更高的温度。

优选地，所述第一区域411在贴设高导电薄膜42前进行行了打磨处理。

在本实施例中，所述薄片材41为矩形状板材，其厚度为0.5～7mm，其作为成形用的原料板，通常为轧制板。

在其他实施例中，所述薄片材41可以为具有不同厚度的板材，厚度更大的区域为难变形的第一区域；所述薄片材41还可以为带筋条的板材，设置有筋条的区域为难变形的第一区域，其对应的刚度更大，从而难变形。

优选地，所述薄片材41采用铝合金材料制备。

在本实施例中，所述薄片材41为2219铝合金。

在本发明中，难变形的第一区域的确定方法包括：通过仿真实验确实，或者通过蠕变时效成形实验确定，或者基于本领域技术人员的经验确实。

当金属构件为火箭贮箱双曲瓜瓣构件时，中间区域为难变形的第一区域。

在本发明中，难变形的第一区域是指在利用热压罐进行蠕变时效成形时，在蠕变时效成形温度和最高压力下，待成型构件上仍不能与模具型面板完全贴合的区域。

所述第一区域411的数量可以为一个，也可以为多个，当第一区域的数量为多个时，则每个第一区域上均贴设耐高温的高阻导电薄膜42即可，在通过电脉冲进行调控时，不受难变形区域数量限制，即可实现多个第一区域同时精确成形，而人工调整时，多个区域需要多次分别调整，相对来说，本发明利用电脉冲调控难变形区域的方法具有效率高的优点。

优选地，所述第一区域411的数量为多个，多个所述第一区域411上贴设的所述高阻导电薄膜42的电阻相同或不相同。

本发明可以通过贴设不同电阻的高阻导电薄膜来匹配不同第一区域的难变形程度，从而更好的保证成形精度。

本发明还可以通过贴设不同电阻的高阻导电薄膜来匹配不同材料的薄片材，从而确保第一区域的温度在可控范围内，不会影响成形精度。

脉冲电流会流过金属内部，当遇见基体内部缺陷时，例如位错、孔洞等晶体缺陷，则电流会绕过缺陷，从而电流在缺陷附近产生聚集效应，出现发热现象，即所谓的焦耳热效应。本发明通过在第一区域411贴设耐高温的高阻导电膜42，使脉冲电流流过时，经过电阻大的第一区域时产生的热量更高，出现焦耳热现象，从而第一区域的温度相对于第二区域明显提高，相应的，第一区域具有更高的软化程度，这样，在高压下也能够贴合模具型面板，使所述薄片材能够完全贴合所述模具型面板。

优选地，所述第一区域的温度比所述第二区域的温度高20～40℃。

优选地，所述高阻导电薄膜42为金属膜、陶瓷膜或者有机膜。

在本发明中，所述高阻导电薄膜42耐高温具体是指所述高阻导电薄膜42耐250～300℃的高温。

在本发明，所述高阻导电薄膜42为商业采购的导电薄膜，可以选用KOA株式会社公司提高的耐400℃高温的RK73B导电薄膜，或者松下电器提供的耐600℃高温的ERJH2C导电薄膜。

在本发明中，所述高阻导电薄膜42的电阻可以为1000欧姆、5000欧姆等数值，所述高阻导电薄膜42的电阻大小与脉冲参数和将薄片材的第二区域的温度加热到目标温度的时间相关联，本领域技术人员可以基于第一区域要达到的温度、以及脉冲电流的大小、脉冲占空比和加热时间确定高阻导电薄膜42的电阻范围。

在本发明中，所述隔热薄膜43用于防止高阻导电膜42的热量传递给真空袋，破坏真空袋质量。

优选地，所述隔热膜43的面积大于所述高阻导电薄膜42的面积。

所述隔热膜43完全覆盖所述高阻导电薄膜42，且所述隔热膜43的面积大于所述高阻导电薄膜42的面积，这样，隔热效果会更好。

优选地，所述隔热膜43的面积为所述高阻导电薄膜42的面积的1.5～2倍。

步骤S103、将所述待成型构件40安装于所述模具型面板12上，并将所述薄片材41和所述模具型面板12之间的间隙进行密封，在所述薄片材41与所述模具型面板12之间形成密封腔体。

在该步骤，形成密封腔体是为了在后续成形步骤中抽真空，以使薄片材41贴合模具型面板12。

在本实施例中，将所述薄片材41和所述模具型面板12之间的间隙进行密封，形成密封腔体的方法为现有技术，具体可以为：用透气毡将薄片材完全包覆，在所述模具的边缘粘贴至少一圈密封胶，并将真空袋粘贴在密封胶上以使真空袋与模具型面板12共同形成密封腔体。

步骤S104、将所述成形模具10和所述待成型构件40整体放置于热压罐中，按照预设工序对所述薄片材41进行加工，得到所述金属构件，所述预设工序包括依次进行的加载弯曲、蠕变时效成形和卸载回弹。

在本发明中，所述热压罐的最大设计压力小于等于1.2Mpa。

所述加载弯曲包括：

(1)室温下，对所述密封腔体抽真空，使所述薄片材向所述模具型面板靠近且所述第二区域的部分区域与所述模具型面板贴合，所述第二区域的部分区域包括所述连接区域。

第二区域的连接区域和模具型面板贴合，这样，第二区域的连接区域和导电板抵接，使电流可以经导电板流向所述薄片材。

请结合参阅图7，从图7(a)和图7(b)所知，抽真空前，薄片材仅两端搭设于模具型面板上，抽真空后，第二区域的大部分区域与模具型面板贴合。

需要说明的是，图7(b)所示为薄片材的中间区域和模具型面板未贴合的示意图，抽真空后，薄片材的边缘区域基本是与模具型面板贴合的。

(2)同时启动所述热压罐的加热系统和所述电脉冲发生装置对所述薄片材进行加热，且所述第一区域的温度大于所述第二区域的温度，在所述薄片材的第二区域的温度升高到目标温度时，所述第一区域在具有比目标温度更高的温度状态下受热软化，启动所述热压罐的加压系统，使所述薄片材完全贴合所述所述模具型面板。

在该步骤，第二区域在目标温度+高压下，与模具型面板完全贴合，第一区域在高于目标温度的高温+高压下，与模具型面板完全贴合，即所述薄片材全部与所述模具型面板完全贴合，这样，在后续成形过程中，不会存在因未完全贴合带来的变形精度不高的技术问题。

可以理解的是，在该步骤以热压罐的加热系统为主，对薄片材进行加热，以电脉冲发生装置的加热为辅，对薄片材进行加热。为方便理解，举例说明，当目标温度为180℃，在升温时间内，若电脉冲发生装置可以使薄片材升温20℃，那么热压罐加热时，将温度设置为160℃即可。

在本发明中，所述薄片材为铝合金，所述目标温度为蠕变时效成形温度，目标温度的范围与铝合金材料相关联。当薄片材为2219铝合金，其对应的蠕变时效温度为165～185℃，则目标温度为165～185℃。

优选地，所述第一区域的温度比第二区域的温度高20～40℃，那么第一区域的温度则为185～225℃。由于第一区域贴合模具型面板后，就关闭所述电脉冲发生装置，则第一区域在该温度保持的时间非常短，对变形性能产生的影响可以忽略不计。

更为优选地，所述第一区域的温度比第二区域的温度高25～30℃。

需要说明的是，在本实施例中，限定第二区域的温度升高到目标温度后，再加压；在其他实施例，同时升温和加压也不会影响薄片材与模具型面板的贴合效果。

(3)关闭所述电脉冲发生装置。

所述蠕变时效成形包括：保持所述热压罐的加热系统和加压系统工作，在目标温度及目标压力下保持预设时间，使所述薄片材进行蠕变时效成形，其中，所述目标温度为所述薄片材的蠕变时效成形温度，所述目标压力为使所述薄片材完全贴合所述所述模具型面板对应的压力值。

薄片材的蠕变时效成形参数与其材料相关，所述薄片材为铝合金，其对应的蠕变时效温度为160～190℃，所述预设时间为5～20h。

在本实施例中，所述薄片材为2219铝合金，其对应的蠕变时效温度为165～185℃，所述预设时间为8～20h。

在所述薄片材为铝锂合金时，其对应的蠕变时效温度为160～190℃，所述预设时间为5～20h。

本发明主要是对加载弯曲步骤进行改进，未对蠕变时效成形步骤的工艺参数作出改进，当采用不同的铝合金材料时，根据现有技术的蠕变时效成形参数进行成形即可。

可以理解的是，在加载弯曲步骤，同时通过热压罐和电脉冲发生装置进行加热，使待成形构件的温度升温至目标温度(蠕变时效成形温度)，而加载弯曲完成后，关闭了电脉冲发生装置，则需要热压罐继续升温以将待成形构件的温度保持在目标温度。

所述卸载回弹包括：降温和卸压，使所述薄片材回弹，得到所述金属构件。

即在目标温度和目标压力保持预设时间后，关闭热压罐的加热系统和加压系统，使所述薄片材回弹。

在本实施例中，所述薄壁金属构件为瓜瓣构件。

本发明还提供一种薄壁金属构件，所述薄壁金属构件为上文所述的脉冲电流调控薄壁金属构件成形的方法成形得到。

采用本发明提供的成形的方法成形得到的瓜瓣构件的精度，难变形区域精度可以达到0.5mm，相对于现有技术难变形区域的精度5～8mm，明显提高。

在本发明中，精度的数值可以理解为成形得到的薄壁金属构件型面与理论型面之间的偏差。

请结合参阅图2至图6，本发明还提供一种脉冲电流调控薄壁金属构件成形的装置，所述装置用于对待成型构件进行成形，其中：

所述待成型构件40包括薄片材41，所述薄片材41包括难变形的第一区域411和与所述第一区域411共同组成所述薄片材的第二区域412，所述第一区域为一个或者多个，所述第二区域412包括两个相对设置的连接区域4121，所述待成型构件40还包括贴设于每个所述第一区域的上表面的一层耐高温的高阻导电薄膜42、及贴设于所述高阻导电薄膜的上表面且完全覆盖所述高阻导电薄膜的一层隔热薄膜43，所述高阻导电薄膜用于在脉冲电流加热时使所述第一区域具有比第二区域更高的温度；

所述装置包括热压罐、成形模具10、用于产生脉冲电流的电脉冲发生装置20及用于连接所述成形模具10和所述电脉冲发生装置20的导线30，所述成形模具10包括支撑机构11、及固设于所述支撑机构11顶部的模具型面板12，所述模具型面板12包括面板本体121、分别设置于所述面板本体121两端的两个凹槽122、设置于所述面板本体121远离所述支撑机构11的表面的第一绝缘涂层、设置于每个所述凹槽122的槽壁的第二绝缘涂层、及分别安装于两个所述凹槽122内且与所述凹槽的形状匹配的两个导电板123，所述凹槽122自所述面板本体121远离所述支撑机构11的表面向内凹陷形成，两个所述导电板123与两个所述连接区域4121对应设置且能与所述连接区域电连接，且两个所述导电板123通过所述导线30分别与所述电脉冲发生装置20的正极和负极连接。

在本发明，热压罐用于对待成型构件成型进行加热和加压。

在本发明中，可以通过所述电脉冲发生装置20的脉冲参数来控制电脉冲加热待成形构件升高的温度。

导线30用于连接导电板和电脉冲发生装置20。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种脉冲电流调控薄壁金属构件成形的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

提供成形模具和用于产生脉冲电流的电脉冲发生装置，并将所述成形模具和所述电脉冲发生装置通过导线连接，所述成形模具包括支撑机构、及固设于所述支撑机构顶部的模具型面板，所述模具型面板包括面板本体、分别设置于所述面板本体两端的两个凹槽、设置于所述面板本体远离所述支撑机构的表面的第一绝缘涂层、设置于每个所述凹槽的槽壁的第二绝缘涂层、及分别安装于两个所述凹槽内且与所述凹槽的形状匹配的两个导电板，所述凹槽自所述面板本体远离所述支撑机构的表面向内凹陷形成，两个所述导电板通过所述导线分别与所述电脉冲发生装置的正极和负极连接；

提供待成型构件，所述待成型构件包括薄片材，所述薄片材包括难变形的第一区域和与所述第一区域共同组成所述薄片材的第二区域，所述第一区域为一个或者多个，所述第二区域包括与两个所述导电板分别对应设置的两个连接区域，所述待成型构件还包括贴设于每个所述第一区域的上表面的一层耐高温的高阻导电薄膜、及贴设于所述高阻导电薄膜的上表面且完全覆盖所述高阻导电薄膜的一层隔热薄膜，所述高阻导电薄膜用于在脉冲电流加热时使所述第一区域具有比第二区域更高的温度；

将所述待成型构件安装于所述模具型面板上，并将所述薄片材和所述模具型面板之间的间隙进行密封，在所述薄片材与所述模具型面板之间形成密封腔体；

将所述成形模具和所述待成型构件整体放置于热压罐中，按照预设工序对所述薄片材进行加工，得到所述薄壁金属构件，所述预设工序包括依次进行的加载弯曲、蠕变时效成形和卸载回弹，其中，所述加载弯曲包括：

室温下，对所述密封腔体抽真空，使所述薄片材向所述模具型面板靠近且所述第二区域的部分区域与所述模具型面板贴合，所述第二区域的部分区域包括所述连接区域；

同时启动所述热压罐的加热系统和所述电脉冲发生装置对所述薄片材进行加热，且所述第一区域的温度大于所述第二区域的温度，在所述薄片材的第二区域的温度升高到目标温度时，所述第一区域在具有比目标温度更高的温度状态下软化，启动所述热压罐的加压系统，使所述薄片材完全贴合所述所述模具型面板；

关闭所述电脉冲发生装置。

2.根据权利要求1所述的脉冲电流调控薄壁金属构件成形的方法，其特征在于，所述蠕变时效成形包括：

保持所述热压罐的加热系统和加压系统工作，在目标温度及目标压力下保持预设时间，使所述薄片材进行蠕变时效成形，其中，所述目标温度为所述薄片材的蠕变时效成形温度，所述目标压力为使所述薄片材完全贴合所述所述模具型面板对应的压力值。

3.根据权利要求2所述的脉冲电流调控薄壁金属构件成形的方法，其特征在于，所述卸载回弹包括：降温和卸压，使所述薄片材回弹，得到所述薄壁金属构件。

4.根据权利要求1至3任一项所述的脉冲电流调控薄壁金属构件成形的方法，其特征在于，在所述加载弯曲步骤，所述第一区域的温度比所述第二区域的温度高20～40℃。

5.根据权利要求1至3任一项所述的脉冲电流调控薄壁金属构件成形的方法，其特征在于，每个所述凹槽包括贯穿所述凹槽的槽底的安装孔，所述导线穿过所述安装孔与所述导电板连接。

6.根据权利要求1所述的脉冲电流调控薄壁金属构件成形的方法，其特征在于，所述隔热膜的面积大于所述导电薄膜的面积。

7.根据权利要求1所述的脉冲电流调控薄壁金属构件成形的方法，其特征在于，所述支撑机构包括多个横向设置的横卡板和多个纵向设置的纵卡板，多个所述横卡板和多个所述纵卡板交错设置形成所述支撑机构。

8.根据权利要求2所述的脉冲电流调控薄壁金属构件成形的方法，其特征在于，所述薄片材为铝合金，其对应的蠕变时效成形温度为160～190℃，所述预设时间为5～20h。

9.一种薄壁金属构件，其特征在于，所述薄壁金属构件为采用权利要求1至8任意一项所述的脉冲电流调控薄壁金属构件成形的方法成形得到。

10.一种脉冲电流调控薄壁金属构件成形的装置，其特征在于，所述装置用于对待成型构件进行成形，其中：

所述待成型构件包括薄片材，所述薄片材包括难变形的第一区域和与所述第一区域共同组成所述薄片材的第二区域，所述第一区域为一个或者多个，所述第二区域包括两个相对设置的连接区域，所述待成型构件还包括贴设于每个所述第一区域的上表面的一层耐高温的高阻导电薄膜、及贴设于所述高阻导电薄膜的上表面且完全覆盖所述高阻导电薄膜的一层隔热薄膜，所述高阻导电薄膜用于在脉冲电流加热时使所述第一区域具有比第二区域更高的温度；

所述装置包括热压罐、成形模具、用于产生脉冲电流的电脉冲发生装置及用于连接所述成形模具和所述电脉冲发生装置的导线，所述成形模具包括支撑机构、及固设于所述支撑机构顶部的模具型面板，所述模具型面板包括面板本体、分别设置于所述面板本体两端的两个凹槽、设置于所述面板本体远离所述支撑机构的表面的第一绝缘涂层、设置于每个所述凹槽的槽壁的第二绝缘涂层、及分别安装于两个所述凹槽内且与所述凹槽的形状匹配的两个导电板，所述凹槽自所述面板本体远离所述支撑机构的表面向内凹陷形成，两个所述导电板与两个所述连接区域对应设置且能与所述连接区域电连接，且两个所述导电板通过所述导线分别与所述电脉冲发生装置的正极和负极连接。