熱態(tài)成形技術研究現(xiàn)狀

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1、熱態(tài)成形技術研究現(xiàn)狀為應對能源危機,滿足汽車工業(yè)、航空骯天領域迅猛發(fā)展盅要,零件的先進制造技術和質(zhì)量減輕成為加工領域關注焦點。一種方式是利用全新的設計理念.優(yōu)化設計.簡化結(jié)構(gòu)，減輕重量:另一種則是使用比重小的輕質(zhì)材料?實現(xiàn)材料輕雖化.如高強鋼以及鋁、鎂、鈦等輕質(zhì)合金在骯空航天和汽車行業(yè)中得到大雖應用。輕合金板材在室溫卜的成形性能較差,利用傳統(tǒng)的加工方法很難成形形狀復雜的零件。通常采用提高成形溫度的方法,改善此類材料的成形性.一方面可以提高材料的變形能力.另一方ifii能明顯降低材料變丿呂抗力?從IW

2、降低對設備噸位的要求。針對鋁合金常溫成形閑難、易出現(xiàn)裂紋以及回彈大的問題，近年己發(fā)展起來很多熱成形技術，如傳統(tǒng)的熱沖壓,超塑性成形,以及新近發(fā)展起來的熱態(tài)液壓成形技術、快速塑性成形技術、熱態(tài)金屬氣壓?成形技術等。熱成形過程中，合金內(nèi)部同時進行著加工硬化和回復、再結(jié)晶軟化兩個相反的過程,熱成形零件可能發(fā)生強度卜降.影響其使用。為此.強化和熱成形相結(jié)合的新工藝己成為研究熱點，如超高強鋼板熱沖壓技術。針對可熱處理強化鋁合金，在解決熱沖壓成形時破壞所需組織、強度降低以及成形后熱處理變形問題的基礎上提出一種新

3、工藝，熱成形■淬火一體化新工藝，將熱處理與熱成形相結(jié)合，提高成彩零件強度同時還保證了其尺寸粘度，減少了生產(chǎn)工藝流程。這種新工藝尚處于初步研究應用階段,在工藝基礎和工業(yè)應用中仍需大址研究。門燃油危機以后.輕昱化逐步得到各界人上重視,尤其是加工制造領域。實現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕呈化.主要有兩種途徑:一種是采用優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設計,使零件薄壁化.中空化、小型化以及整體化：另一種途徑是采用新型的輕質(zhì)材料.如島強鋼(HSS)、輕質(zhì)合金(Al、Mg,Ti等)和齊種聚合物⑴航空航大領域為提高仃效載荷，也大呈便用輕質(zhì)材料針對輕質(zhì)合金常

4、溫成形困難的問題.近年已發(fā)展起來很多熱成形技術。從凸模加載形式話角度分類,可分為剛性模加載和柔性模（如液體和氣體）加載熱態(tài)成形技術.以卞為兒種典型的新型熱態(tài)成形技術研究現(xiàn)狀°1.11熱態(tài)液力成形技術熱態(tài)液力成形技術（WarmHydroforming）^是將板料或管材加熱到…定溫度后再進h拉深或脹形的一種方法。成形時所用的介質(zhì)為專用導熱油?其耐熱溫度一般低于300'Co在這種成形溫度卜鋁合金板材可以獲得較好的成形性能。圖1?1給出了板料及管材熱態(tài)液壓成形的原理圖。熱態(tài)液力成形技術需要在高溫卜進行,其關

5、鍵技術是：合適的熱態(tài)介質(zhì)、高壓熱態(tài)介質(zhì)的傳輸與密封、熱態(tài)介質(zhì)與模具的加熱與冷卻等。b）模具275XJ.介質(zhì)R5C圖1-2鋁合金熱態(tài)液壓成形a）板材b）管材圖1?1熱態(tài)液樂成形示意圖⑴德國UniversityofErlangen-Nuremberg的M.Geiger教授較早地開展了鋁合金管的熱態(tài)液壓成形研究.圖1?2聽示的Fi用5Omm壁乎2.5nmi的AlMgs^Mn鋁合金管材在宅溫卜內(nèi)髙壓成形過程中當充液坦:為320ml時管材就已經(jīng)破裂。提高成形溫度后.膨脹SS著提高,當模具溫度加熱到275C?介

6、質(zhì)溫度加熱到225'C時.能順利成形出所礙零件，/終充液応為S50ml.平均膨脹率為87%?圖2b）所示為成形過程中不同階段的工件⑶。①宅溫成形14IL該校1iSchuler^Audi合作研制f?套i2經(jīng)用F生產(chǎn)的熱態(tài)液IK成形裝/l?如圖1-3所示?該裝置采用三個油箱對介質(zhì)進行預熱以保證設備長時間連續(xù)匸作.從第三個油箱進入增壓器高壓端的熱介質(zhì)被增壓后注入模JU增壓器的高壓端設有輔助加熱裝置來調(diào)節(jié)副E介質(zhì)的溫度，増樂器的活塞桿設'置了專門的冷卻裝置o介質(zhì)最髙溫度300-C,最大壓力為lOOMPa,增

7、壓器容fi：10L,三個油箱的總?cè)?20LoCoolingsystemItlonttr^qqKCouliny3-Tanksystemandpun^psPrimaryhyciraulx:>powerLMlit

8、350C,壓力可到100MPao采用熱油加熱板材和模具，代替電加熱方式加熱模具，減小模具和熱油間的溫度梯度。鋁合金具有很高的熱傳導率，對于1.2mm厚的鋁合金板,熱傳導只需0.17ms)[41.介模后的很短時何內(nèi)就可完成板料的加熱。矣國TheOhioStateUniversityflIAppliedEngineeiingSolutionsInterlaicenTech.Corp合作研制了一套熱態(tài)液壓成形裝置.如圖1?4所示。該裝置采用熱介質(zhì)來加熱模具，模具完全浸泡在熱