本實用新型涉及的是一種鍛造領域的技術，具體是一種用于真空中半球體等溫氣脹成形的模具裝置。

背景技術：

目前，在鈦的球形氣瓶的半球形等溫成形氣體靜力學部門有兩個研究方向，一個是確定在各種溫度‐速度條件下各種超塑性成形(宏觀和微觀)的方法，如TC3、TC14、TC18；另一個是確定工藝參數(shù)在模鍛零件的幾何尺寸、變形特征分布和擬定的變形過程中消除壁厚差的影響。

國外公司如British Aerocraft Corp(英國航空公司)、Boeing、Rohr Industries(美國波音公司)、Aerospace(法國航空航天工業(yè))、Kpacmaш航空檢修站機械廠、OAOPKK能源無限公司、OAOBПKHПO(jiān)機器制造科研生產聯(lián)合企業(yè)的經驗組成了由板材在超塑性狀態(tài)下成形空心零件的工藝過程、裝備結構和工藝參數(shù)的較優(yōu)設計或選擇。

由于半球形鈦氣瓶與模具一起冷卻，這樣造成氣球內部存有殘余應力，使加工后的氣瓶還會變形。從半球形鈦瓶成形瞬間溫度830±7℃算起，冷卻時間要20h。首先，在冷卻過程中耗費的主要是半球鈦瓶制造時間；其次，為了從模具中取出冷卻后的半球鈦氣瓶而采用壓出的方法，由于半球在冷卻過程中因線脹系數(shù)不同，與模壁之間存在收縮差，半球會楔入凹模粗糙壁部粘附在模具內廓，導致凹模長時間受熱。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型針對現(xiàn)有技術中無法解決零件的精度問題和隨模冷卻造成的殘余應力問題等等不足，提出一種用于真空中半球體等溫氣脹成形的模具裝置，通過在模具上安裝摘取器，使板坯在成形后短時間內即與模具分離，迅速冷卻，無需模具的裝拆，可一次成形，高效快捷。

本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

本實用新型包括：上半模、下半模、支撐環(huán)、摘取器、錘桿、真空室、設置于真空室內的絕緣機構、加熱圈和支座，其中：上半模和下半模相配合，并設置于真空室內中央；支撐環(huán)設置于上半模上，并與支座相連；支座上方設有錘桿；絕緣機構分別設置于下半模的下方和加熱圈的四周；加熱圈設置于上半模和下半模的四周。

所述的上半模外圓柱面與下半模內圓柱面滑動配合。

所述的下半模的內壁為半球形。

所述的上半模在支撐環(huán)下方設有安全機構。

所述的上半模與下半模在邊緣處通過半球法蘭相連。

所述的上半模與下半模的連接處水平放置板坯。

所述的上半模的球形側面、下半模的側面和底部分別設有熱電偶。

所述的安全機構為壓力安全閥。

所述的支撐環(huán)上設有摘取器。

技術效果

與現(xiàn)有技術相比，本實用新型通過鈦半球體在模鍛成形后即行從模具中取出，與模具分開冷卻，縮短鈦半球體冷卻時間，消除了鈦半球體和模具在共同冷卻成形時的翹曲及殘余應力，并且省去了模具的裝拆工序和開合管道的時間，在保證鈦半球體的質量的同時增加設備生產率。

附圖說明

圖1為本實用新型示意圖；

圖中：1下半模、2上半模、3安全機構、4支撐環(huán)、5定心機構、6起重吊環(huán)、7錘桿、8支座、9絕緣機構、10板坯、11加熱圈、12壓力傳感器、13真空室、14圓柱形導套、15滾珠、16施力支座。

具體實施方式

下面對本實用新型的實施例作詳細說明，本實施例在以本實用新型技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例1

如圖1所示，本實施例包括：板坯10、上半模2、下半模1、支撐環(huán)4、錘桿7、真空室13、設置于真空室13內的絕緣機構9、加熱圈11和支座8，其中：上半模2和下半模1相配合，并設置于真空室13內中央；板坯10水平設置于上半模2和下半模1之間；支撐環(huán)4設置于上半模2上，并與支座8相連；支座8上方設有錘桿7；絕緣機構9分別設置于下半模1的下方和加熱圈11的四周；加熱圈11設置于上半模2和下半模1的四周。

所述的上半模2與下半模1在邊緣處通過半球法蘭相連。

由于大多數(shù)合金在超塑性狀態(tài)下應力很小(5～20MPa)，位于高溫區(qū)的模具零件，如鈦合金可達到900～950℃，所述的上半模2和下半模1采用耐熱鋼或金屬陶瓷材料制造。

所述的半球法蘭厚度為3.6mm。

所述的上半模2外圓柱面與下半模1內圓柱面滑動配合。

所述的下半模1的內壁為半球形。

所述的上半模2在支撐環(huán)4下方設有安全機構3。

所述的支撐環(huán)4上設有摘取器；

所述的安全機構3為壓力安全閥，在氬氣壓力超過2MPa時自動打開。

所述的上半模2的球形側面、下半模1的側面和底部分別設有熱電偶EK1、EK2和EK6。

所述的支座8外部設有定心機構5，該定心機構5包括：圓柱形導套14以及活動設置于其內的若干滾珠15。

所述的支座8與錘桿7之間通過施力支座16固定連接。

所述的絕緣機構9由浸蝕鋼柱布置在加熱圈11四周，以保證真空室13的水冷壁免被加熱圈11的烘烤加溫。

所述的真空室13的下方設有壓力傳感器12。

所述的真空室13外側設有起重吊環(huán)6。

模鍛成形時，將板坯10置于上半模2和下半模1之間，壓緊元件直接與板坯10接觸，上半模2和下半模1合模形成模具，接著壓力機通過錘桿7和支座8使上半模2沿著外形輪廓壓下進行密封，防止模具打開；通過閥門P1和P2向經板坯10分割的模具的兩個腔室內通入氬氣，并在真空室13內進行超塑性成形，嚴格控制氣體靜力學成形的溫度范圍，半球法蘭在700℃時取出，同時通過摘取器隨著上半模2提升取出已成形的半球體，這個溫度下的強度30MPa，取出的半球不會發(fā)生畸變。冷卻速度迅速增加，降溫至室溫時耗費時間約3.5小時；原隨模冷卻需要20小時并在半球體內存有殘余應力。

所述的上半模2的凸起處距離板坯10為0.2～0.3mm，使合模后模具周邊能夠壓緊板坯10，免得正在合模時上半模2壓到板坯10上使其變形影響周邊平穩(wěn)，保證模具型腔良好密封。

所述的下半模1在距離最低處設有鉆孔以排氣。

所述的鉆孔的孔徑小于等于成形的半球體的壁厚，否則金屬流入鉆孔，半球體難以取出。

所述的下半模1放置板坯10的內緣直立壁與平面相貫以圓弧過渡。

所述的過渡圓弧的半徑為板坯10的厚度的2～4倍。

所述的加熱圈11屬于Ni‐Cr‐Mo‐Nb或其他材料耐熱合金，繞成螺旋狀。

所述的加熱圈11可為硅芯棒輻射加熱器或高溫氣體輻射燃燒器。

本實施例的半球體在自由狀態(tài)下冷卻，其體內不存在殘余應力，可防止半球體在隨后的穹頂和側面的鉆孔時變形。

本實施例的模鍛裝置可在受限的密閉空間內完成受油缸力作用下的柱塞定中心，圓柱形導套15中的滾珠16與上半模2和下半模1構成的模具的外徑滑動配合，在超塑性成形條件下模具型腔能夠可靠密封和對中，確保成形件精度。