【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及金屬塑性加工及成形，具體為一種原位自阻加熱-磁脈沖彎曲成形工藝及裝置。
技術介紹
1、以航天器壁板、艙段、舵翼、發動機殼體等為代表的網格筋壁板件是空天運載裝備中的關鍵承力構件，其采用輕質高強材料（高強鋁合金、鈦合金）及多筋整體減重結構，是航空航天領域高性能輕量化構件的重要發展方向。
2、然而對于如圖1所示的鈦合金材質的網格筋壁板工件來說，現有鈦合金網格筋壁板彎曲成形方式有滾彎成形、增量壓彎成形、蠕變時效成形、噴丸成形和電磁成形。如本專利技術的創作者所在科研團隊提出的一種高溫鈦合金網格筋壁板的電輔助壓彎成形工藝方法（中國專利技術專利，公開號cn111957777a），通過將脈沖電流輔助成形的思想應用于高溫鈦合金網格筋壁板整體成形過程，創新性的提出高溫鈦合金網格筋整體壁板件電輔助壓彎整體成形新工藝，預期利用材料自阻加熱效應及電致塑性效應提高高溫鈦合金網格筋整體壁板件成形性，并通過電-熱-力場的協同控制，實現高溫鈦合金網格筋整體壁板件形性一體化精確調控，解決了常規冷變形或溫熱變形方法成形其網格筋整體壁板件對設備噸位要求高，成形過程中易出現筋根部開裂、筋上端失穩變形、尺寸超差等成形缺陷的技術問題。
3、但是，上述技術在實際應用中，由于是采用剛性的機械力驅動壓彎凸模直接作用在高溫鈦合金網格筋壁板工件的頂部中心處以實現整體成形，存在瞬間極大載荷高速沖擊時筋板易失穩和作用區域小導致的變形效率低的問題，尤其當網格筋壁的垂向高度較大時，失穩的可能性更大，成形質量不易保證。
4、電磁成形的方法，由于
技術實現思路
1、針對上述的缺陷和不足，提供本專利技術提出一種適用于網格筋壁板法人原位自阻加熱-磁脈沖彎曲成形工藝及裝置，利用焦耳熱效應和純電塑性效應改善鈦合金網格筋壁板的彎曲成形性，在電磁線圈和網格筋壁板之間的成形區域設置與筋板相嵌合的特定結構且導電效果好的驅動塊，增大成形作用區域和洛倫茲力的同時進一步提高成形效果，解決了鈦合金壁板電導率低的問題，同時增強變形效益，保持筋板穩定性。
2、為解決上述技術問題，本專利技術采用的一個技術方案是：
3、一種原位自阻加熱-磁脈沖彎曲成形工藝，包括以下步驟：
4、s1、樣品裝夾：將待處理的網格筋壁板工件放置于成形凹模的成形槽兩側的定位臺面上，并通過壓邊塊與定位臺相配合將網格筋壁板工件的兩端固定夾持，所述網格筋壁板工件的筋板面朝上，將銅質材料的驅動塊懸置于網格筋壁板工件正上方；
5、s2、自阻加熱：啟動脈沖電源發生器，通過兩側壓邊塊上的電極向網格筋壁板工件通入預設的高頻強脈沖電流，使網格筋壁板工件自阻加熱而升溫軟化至目標加熱溫度；
6、s3、磁脈沖彎曲：通過電磁脈沖處理系統向驅動塊上方的電磁線圈放電，電磁線圈產生磁場，在驅動塊內產生強洛倫茲力，使驅動塊高速運動并撞擊網格筋壁板工件的底端的平直壁板，使平直壁板彎曲變形，直至與成形凹模的成形槽壓靠；
7、s4、斷電冷卻：關閉脈沖電源發生器，使彎曲后的網格筋壁板工件自然冷卻至室溫；
8、s5、取出樣品：關閉電磁脈沖處理系統，移開電磁線圈、驅動塊及壓邊塊，將彎曲后的網格筋壁板工件從成形凹模內取出。
9、進一步的，步驟s2中，預設的脈沖電流參數設置為：穩流模式，頻率500hz，脈寬100hz，占空比5%，自阻加熱階段電流密度10a/mm2~30a/mm2，自阻加熱的時間設置為10s~30s，目標加熱溫度設置為500℃~700℃；步驟s3中，在電磁脈沖處理系統的磁脈沖回路放電的同時，高頻強脈沖電流的電流密度提升至100a/mm2~120a/mm2，在該高電流條件下釋放至少2個脈沖。
10、進一步的，所述電磁脈沖處理系統的放電電壓為15kv~20kv，最大放電能量為150kj~200?kj。
11、進一步的，所述成形凹模的成形槽為下凹的弧形狀凹槽，驅動塊的底面為與成形槽相匹配的下凸的弧形狀曲面，且底面上開設有與網格筋壁板工件的筋板相配合的網格嵌槽。
12、還提供了一種原位自阻加熱-磁脈沖彎曲成形裝置，應用如前所述的原位自阻加熱-磁脈沖彎曲成形工藝，包括脈沖電源發生器、電磁脈沖處理系統、底座、固定設置于底座上的成形凹模、設置于成形凹模頂面上方兩側的壓邊塊、懸置于成形凹模的成形槽正上方的驅動塊、設置于驅動塊上方的電磁線圈，兩側的壓邊塊上分別設置有電極，兩側的電極分別與脈沖電源發生器的兩個輸出電極連接，電磁線圈為等距螺旋曲線狀，其兩端分別與電磁脈沖處理系統的兩個放電端連接；
13、所述底座的頂面一側固定設置有升降機構，升降機構的頂部定位輸出端固定連接有升降板，所述電磁線圈固定設置于升降板的頂面上，所述驅動塊活動掛接于升降板的底部；
14、所述底座的頂面前、后兩側對稱地設置有水平縱向定位機構，水平縱向定位機構的定位輸出端固定連接有縱向定位板，底座的頂面左、右兩側對稱地設置有水平橫向定位機構，水平橫向定位機構的定位輸出端固定連接有橫向定位板；
15、所述橫向定位板上固定設置有壓緊驅動機構，壓緊驅動機構的動力輸出端與壓邊塊通過連接板固定連接。
16、進一步的，所述電磁線圈的截面為2mm×4mm的矩形，匝數為10匝。
17、進一步的，所述電磁線圈電流流向相同的直線段一側覆蓋驅動塊的正上方區域。
18、進一步的，所述驅動塊的兩側側壁上固定連接有掛耳，掛耳內活動插接有銷桿，銷桿的另一端連接于升降板內。
19、進一步的，所述底座的頂面上固定設置有位于成形凹槽左、右兩側的支撐導軌，支撐導軌的頂部滑動連接有支撐滑塊，所述壓緊驅動機構的底端嵌設于支撐滑塊的頂面內。
20、進一步的，所述底座的頂面上固定設置有至少一個導向柱，所述升降板活動套設于導向柱的外側。
21、與現有技術相比較，本專利技術的有益效果如下：
22、1.本專利技術運用原位自阻加熱與磁脈沖彎曲成形協同作用，基于焦耳熱效應和純電塑性效應對鈦合金壁板進行壓彎，使電導率低、難變形、不易電磁成形的鈦合金壁板具備良好的彎曲成形性，通過使線圈電流產生的外加電流和壁板的加熱電流同向疊加，從而使洛倫茲力增大，提高了鈦合金網格筋壁板工件的壓彎成形效率；
23、2.本專利技術通過采用與筋板貼合的特殊形狀的銅制驅動塊，由于其高導電率和耐高溫性能，既解決了鈦合金電導率低、不易電磁成形的問題，又解本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種原位自阻加熱-磁脈沖彎曲成形工藝，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種原位自阻加熱-磁脈沖彎曲成形工藝，其特征在于：步驟S2中，預設的高頻強脈沖電流參數設置為：穩流模式，頻率500Hz，脈寬100Hz，占空比5%，電流密度10A/mm2~30A/mm2，自阻加熱的時間設置為10s~30s，目標加熱溫度設置為500℃~700℃；步驟S3中，在電磁脈沖處理系統的磁脈沖回路放電的同時，高頻強脈沖電流的電流密度提升至100A/mm2~120A/mm2，并釋放至少2個脈沖。
3.根據權利要求1所述的一種原位自阻加熱-磁脈沖彎曲成形工藝，其特征在于：所述電磁脈沖處理系統的放電電壓為15kV~20kV，最大放電能量為150kJ~200?kJ。
4.根據權利要求1至3任意一項所述的一種原位自阻加熱-磁脈沖彎曲成形工藝，其特征在于：所述成形凹模的成形槽為下凹的弧形狀凹槽，驅動塊的底面為與成形槽相匹配的下凸的弧形狀曲面，且底面上開設有與網格筋壁板工件的筋板相配合的網格嵌槽。
5.一種原位自阻加熱-磁脈沖彎曲成形裝置，應用如權
6.根據權利要求5所述的一種原位自阻加熱-磁脈沖彎曲成形裝置，其特征在于：所述電磁線圈的截面為2mm×4mm的矩形，匝數為10匝。
7.根據權利要求5或6所述的一種原位自阻加熱-磁脈沖彎曲成形裝置，其特征在于：所述電磁線圈電流流向相同的直線段一側覆蓋驅動塊的正上方區域。
8.根據權利要求5所述的一種原位自阻加熱-磁脈沖彎曲成形裝置，其特征在于：所述驅動塊的兩側側壁上固定連接有掛耳，掛耳內活動插接有銷桿，銷桿的另一端連接于升降板內。
9.根據權利要求5所述的一種原位自阻加熱-磁脈沖彎曲成形裝置，其特征在于：所述底座的頂面上固定設置有位于成形凹槽左、右兩側的支撐導軌，支撐導軌的頂部滑動連接有支撐滑塊，所述壓緊驅動機構的底端嵌設于支撐滑塊的頂面內。
10.根據權利要求5或8或9所述的一種原位自阻加熱-磁脈沖彎曲成形裝置，其特征在于：所述底座的頂面上固定設置有至少一個導向柱，所述升降板活動套設于導向柱的外側。
...【技術特征摘要】
1.一種原位自阻加熱-磁脈沖彎曲成形工藝，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種原位自阻加熱-磁脈沖彎曲成形工藝，其特征在于：步驟s2中，預設的高頻強脈沖電流參數設置為：穩流模式，頻率500hz，脈寬100hz，占空比5%，電流密度10a/mm2~30a/mm2，自阻加熱的時間設置為10s~30s，目標加熱溫度設置為500℃~700℃；步驟s3中，在電磁脈沖處理系統的磁脈沖回路放電的同時，高頻強脈沖電流的電流密度提升至100a/mm2~120a/mm2，并釋放至少2個脈沖。
3.根據權利要求1所述的一種原位自阻加熱-磁脈沖彎曲成形工藝，其特征在于：所述電磁脈沖處理系統的放電電壓為15kv~20kv，最大放電能量為150kj~200?kj。
4.根據權利要求1至3任意一項所述的一種原位自阻加熱-磁脈沖彎曲成形工藝，其特征在于：所述成形凹模的成形槽為下凹的弧形狀凹槽，驅動塊的底面為與成形槽相匹配的下凸的弧形狀曲面，且底面上開設有與網格筋壁板工件的筋板相配合的網格嵌槽。
5.一種原位自阻加熱-磁脈沖彎曲成形裝置，應用如權利要求1至4任意一項所述的原位自阻加熱-磁脈沖彎曲成形工藝，其特征在于：包括脈沖電源發生器、電磁脈沖處理系統、底座、固定設置于底座上的成形凹...
【專利技術屬性】
技術研發人員：嚴思梁，劉晴，張曉麗，李萍，孟淼，王文堯，
申請(專利權)人：合肥工業大學，
類型：發明
國別省市：
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