热态成形技术研究现状

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1、热态成形技术研究现状为应对能源危机,滿足汽车工业、航空肮天领域迅猛发展盅要,零件的先进制造技术和质量减轻成为加工领域关注焦点。一种方式是利用全新的设计理念.优化设计.简化结构，减轻重量:另一种则是使用比重小的轻质材料•实现材料轻虽化.如高强钢以及铝、镁、钛等轻质合金在肮空航天和汽车行业中得到大虽应用。轻合金板材在室温卜的成形性能较差,利用传统的加工方法很难成形形状复杂的零件。通常采用提高成形温度的方法,改善此类材料的成形性.一方面可以提高材料的变形能力.另一方ifii能明显降低材料变丿呂抗力•从IW

2、降低对设备吨位的要求。针对铝合金常温成形闲难、易出现裂纹以及回弹大的问题，近年己发展起來很多热成形技术，如传统的热冲压,超塑性成形,以及新近发展起来的热态液压成形技术、快速塑性成形技术、热态金属气压•成形技术等。热成形过程中，合金内部同时进行着加工硬化和回复、再结晶软化两个相反的过程,热成形零件可能发生强度卜降.影响其使用。为此.強化和热成形相结合的新工艺己成为研究热点，如超高強钢板热冲压技术。针对可热处理强化铝合金，在解决热冲压成形时破坏所需组织、强度降低以及成形后热处理变形问题的基础上提出一种新

3、工艺，热成形■淬火一体化新工艺，将热处理与热成形相结合，提高成彩零件强度同时还保证了其尺寸粘度，减少了生产工艺流程。这种新工艺尚处于初步研究应用阶段,在工艺基础和工业应用中仍需大址研究。门燃油危机以后.轻昱化逐步得到各界人上重视,尤其是加工制造领域。实现结构轻呈化.主要有两种途径:一种是采用优化的结构设计,使零件薄壁化.中空化、小型化以及整体化：另一种途径是采用新型的轻质材料.如岛强钢(HSS)、轻质合金(Al、Mg,Ti等)和齐种聚合物⑴航空航大领域为提高仃效载荷，也大呈便用轻质材料针对轻质合金常

4、温成形困难的问题.近年已发展起来很多热成形技术。从凸模加载形式话角度分类,可分为刚性模加载和柔性模（如液体和气体）加载热态成形技术.以卞为儿种典型的新型热态成形技术研究现状°1.11热态液力成形技术热态液力成形技术（WarmHydroforming）^是将板料或管材加热到…定温度后再进h拉深或胀形的一种方法。成形时所用的介质为专用导热油•其耐热温度一般低于300'Co在这种成形温度卜铝合金板材可以获得较好的成形性能。图1・1给出了板料及管材热态液压成形的原理图。热态液力成形技术需要在高温卜进行,其关

5、键技术是：合适的热态介质、高压热态介质的传输与密封、热态介质与模具的加热与冷却等。b）模具275XJ.介质R5C图1-2铝合金热态液压成形a）板材b）管材图1・1热态液乐成形示意图⑴德国UniversityofErlangen-Nuremberg的M.Geiger教授较早地开展了铝合金管的热态液压成形研究.图1・2听示的Fi用5Omm壁乎2.5nmi的AlMgs^Mn铝合金管材在宅温卜内髙压成形过程中当充液坦:为320ml时管材就已经破裂。提高成形温度后.膨胀SS著提高,当模具温度加热到275C・介

6、质温度加热到225'C时.能顺利成形出所碍零件，/终充液応为S50ml.平均膨胀率为87%•图2b）所示为成形过程中不同阶段的工件⑶。①宅温成形14IL该校1iSchuler^Audi合作研制f〜套i2经用F生产的热态液IK成形装/l•如图1-3所示•该装置采用三个油箱对介质进行预热以保证设备长时间连续匸作.从第三个油箱进入增压器高压端的热介质被增压后注入模JU增压器的高压端设有辅助加热装置来调节副E介质的温度，増乐器的活塞杆设'置了专门的冷却装置o介质最髙温度300-C,最大压力为lOOMPa,增

7、压器容fi：10L,三个油箱的总容120LoCoolingsystemItlonttr^qqKCouliny3-Tanksystemandpun^psPrimaryhyciraulx:>powerLMlit

8、350C,压力可到100MPao采用热油加热板材和模具，代替电加热方式加热模具，减小模具和热油间的温度梯度。铝合金具有很高的热传导率，对于1.2mm厚的铝合金板,热传导只需0.17ms)[41.介模后的很短时何内就可完成板料的加热。矣国TheOhioStateUniversityflIAppliedEngineeiingSolutionsInterlaicenTech.Corp合作研制了一套热态液压成形装置.如图1・4所示。该装置采用热介质来加热模具，模具完全浸泡在热