一種基于電液成形的層合板的成形裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)提供了一種熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層板電液成形裝置，包括供電裝置、模具、固定加熱裝置，其特征在于：模具為石墨凹模（2），石墨凹模（2）的底部要開有一個(gè)排氣孔（15），以使用真空泵抽空石墨凹模（2）內(nèi)的氣體；成形時(shí)，石墨凹模（2）通過石墨底座（4）上的圓形凹槽進(jìn)行定位，并通過液壓缸（14）對石墨凹模（2）施加壓力進(jìn)行固定；本發(fā)明充分利用了電液成形的高速率成形特性，可以減小成形過程中層間的剪切力，從而減小層間的開裂并且能提高層合板的橫向剛度。此外，本發(fā)明中，電液成形的高速率成形特性可以解決預(yù)熱沖壓時(shí)，回彈量大的問題并且比沖壓成形有更高的形位精度。
【專利說明】—種基于電液成形的層合板的成形裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬基復(fù)合材料加工成形領(lǐng)域，具體涉及一種基于電液成形的合成板的成形裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]纖維增強(qiáng)金屬層合板(FibreReinforced Metal Laminates, FRML)是一種特殊的金屬基復(fù)合材料，是由金屬合金薄板與纖維/樹脂鋪層采用膠接技術(shù)交替層壓而成。纖維增強(qiáng)金屬層合板具有優(yōu)異的綜合性能，而玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板是目前使用較多的一種。它既有金屬材料較高的比強(qiáng)度、比剛度以及良好的塑性、抗沖擊性能等優(yōu)點(diǎn)，又保留了纖維增強(qiáng)材料良好的抗疲勞性能并且質(zhì)量相對較輕，符合未來輕量化的發(fā)展方向。此外，纖維增強(qiáng)金屬層合板還具有良好的隔音和吸收噪聲的能力，用于汽車工業(yè)可以有效降低噪聲，提高車輛的舒適性。玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料(GMT)是以熱塑性樹脂為基體，以玻璃纖維氈為增強(qiáng)骨架的復(fù)合材料。一般可以生產(chǎn)出片材半成品，然后直接加工成所需要形狀的產(chǎn)品。熱塑性玻璃纖維塑料可以作為金屬層合板的增強(qiáng)基，并且熱塑性的纖維增強(qiáng)金屬層合板(FML)較熱固性的層合板(FML)有更好的耐沖擊特性，并且生產(chǎn)周期更短。
[0003]但是由于傳統(tǒng)成形工藝如層壓工藝，成形過程步驟較多，投資大，效率低，不適合批量生產(chǎn)。所以有學(xué)者將沖壓技術(shù)引入復(fù)合材料層合板的成形，但是也存在一些問題。室溫時(shí)，纖維增強(qiáng)層塑性大都比較差，使用沖壓的方法對其成形時(shí)容易出現(xiàn)脆性破壞等失效，導(dǎo)致加工困難；提高溫度沖壓時(shí)，板件的回彈又會(huì)比較明顯。因此性能優(yōu)越的纖維增強(qiáng)金屬層合板，只被應(yīng)用于航空航天和軍工等高【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0004]電液成形是利用液體中強(qiáng)電流脈沖放電所產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)，對金屬進(jìn)行加工的一種高能成形新工藝。因?yàn)殡娨撼尚渭夹g(shù)的高能量密度特性，成形時(shí)會(huì)表現(xiàn)出爆炸成形的超塑性，可以顯著提高金屬的成形極限，而且成形部分金屬受力均勻，不易發(fā)生破裂等缺陷。此外，高應(yīng)變率特性還能使金屬快速貼模，金屬的回彈量一般都比較小甚至無回彈。所以使用電液成形技術(shù)并對熱塑性的玻璃纖維增強(qiáng)金屬層板進(jìn)行成形并適當(dāng)?shù)念A(yù)熱，能夠有效提高纖維增強(qiáng)金屬層合板的成形性，解決現(xiàn)有成形技術(shù)中脆性破壞的問題，并且能夠有效避免回彈，提高成形時(shí)板材的尺寸精度。相對于同是高速率成形的電磁成形，電液成形對加工材料的導(dǎo)電性沒有要求，適用范圍更廣。所以，使用電液成形方法加工復(fù)合材料層合板，可以大大縮短成形周期，在預(yù)熱成形時(shí)避免回彈，同時(shí)能夠提高纖維增強(qiáng)金屬層合板的成形性，從而獲得形狀更加復(fù)雜，質(zhì)量更高的成形件，能夠有效促進(jìn)纖維增強(qiáng)金屬層合板這種高性能材料的廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于電液成形原理的熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)金屬層合板的成形技術(shù)，以及一種基于電液成形原理的成形熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)金屬層合板的裝置，為熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)金屬層合板成形裝置的設(shè)計(jì)提供新的思路?？梢允褂秒娨撼尚问篃崴苄圆ＡЮw維增強(qiáng)金屬層合板按本發(fā)明所提供的成形模具進(jìn)行迅速貼模，以達(dá)到對熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)金屬層合板成形的目的。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是提供了一種熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板電液成形裝置，包括供電裝置、模具、固定加熱裝置，其特征在于:
[0007]模具為石墨凹模，石墨凹模的底部要開有一個(gè)排氣孔，以使用真空泵抽空石墨凹模內(nèi)的氣體；成形時(shí)，石墨凹模通過石墨底座上的圓形凹槽進(jìn)行定位，并通過液壓缸對石墨凹模施加壓力進(jìn)行固定；
[0008]固定加熱裝置，包括石墨底座，加熱電阻絲，上壓板，冷卻水道，環(huán)形槽，下壓板，固定螺栓，液壓缸；石墨底座定位于下壓板的圓形凹槽內(nèi)，上下壓板中各有四個(gè)螺栓孔，使用四個(gè)螺栓將其連接，其中上壓板的底部和螺栓采用焊接的方式連接；液壓缸使用四個(gè)螺栓固定在上壓板上；
[0009]石墨底座中開有螺旋形的冷卻水道，在冷卻時(shí)，使用水泵往冷卻水道內(nèi)注入冷卻水，并可以通過控制水的流量來控制冷卻速率。
[0010]進(jìn)一步地，供電裝置包括由高壓變壓器，充電電阻和高壓整流管組成的充電回路和由放電電極，主放電間隙，放電電容器組和輔助放電間隙組成的放電回路。
[0011]進(jìn)一步地，放電時(shí)，利用高壓變壓器將交流電壓升壓，高壓整流管將升高后的交流電壓整流為直流電壓，對放電電容器組進(jìn)行充電；放電時(shí)，放電電容器組通過主放電間隙和輔助放電間隙放電，使液體間隙被擊穿并產(chǎn)生沖擊壓力。
[0012]進(jìn)一步地，當(dāng)液壓缸對石墨凹模施加壓力時(shí)，所產(chǎn)生的向上的反作用力由連接上下壓板的四個(gè)螺栓承受，在石墨底座上還開有環(huán)形槽，在環(huán)形槽內(nèi)O型橡膠密封圈以保證裝置的密封性能。
[0013]進(jìn)一步地，石墨底座里面的用于預(yù)熱的液體使用的是甲基硅油。
[0014]進(jìn)一步地，該裝置還包括由水泵、散熱器、液溫傳感器、儲液罐、溫度控制器構(gòu)成的冷卻系統(tǒng)。
[0015]本發(fā)明還提出了一種利用本發(fā)明所述裝置對熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板成形的成形方法，其特征在于:
[0016]步驟1、待加工的熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板定位于石墨底座的凹槽內(nèi)，將石墨凹模置于熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板之上，并使用液壓缸對石墨凹模施加適當(dāng)?shù)膲毫Γ?br> [0017]步驟2、透過排氣孔，用真空泵抽空石墨凹模內(nèi)的氣體；
[0018]步驟3、使用加熱電阻絲對石墨底座里面的甲基硅油進(jìn)行加熱，完成對熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板的預(yù)熱；
[0019]步驟4、對熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板進(jìn)行保溫；
[0020]步驟5、對熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板進(jìn)行放電成形；
[0021]步驟6、控制熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板的冷卻速率，消除冷卻過程中由于各層材料收縮率不同而產(chǎn)生的殘余熱應(yīng)力；
[0022]步驟7、在完成冷卻后，要對熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板進(jìn)行局部的熱處理。
[0023]進(jìn)一步地，對熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板的自由邊處進(jìn)行局部加熱，將溫度加熱到160°C，隨后在3MPa壓力下逐漸冷卻，冷卻時(shí)間控制在5min。
[0024]進(jìn)一步地，所述的待加工的熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金的厚度為0.5?4_。
[0025]本發(fā)明的所述技術(shù)方案與現(xiàn)有的熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板成形技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn):
[0026]1.電液成形的高速率成形特性，可以減小成形過程中層間的剪切力，從而減小層間的開裂并且能提高層合板的橫向剛度。
[0027]2.電液成形的高速率成形特性可以解決預(yù)熱沖壓時(shí)，回彈量大的問題并且比沖壓成形有更高的形位精度。
[0028]3.在成形的過程中要對層合板進(jìn)行預(yù)熱并且施加由電極尖端放電產(chǎn)生的液體沖擊力，屬于二次熱壓可以增強(qiáng)玻璃纖維塑料層玻璃纖維束的浸潰和層間的粘結(jié)，從而增強(qiáng)層合板的剪切性能，使層合板的機(jī)械性能得到提高。
[0029]4.電液成形過程不包括固化放熱反應(yīng)，可以大大縮短成形的周期，使生產(chǎn)效率大大提高，更加適合大批量生產(chǎn)。
[0030]5.水冷系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地控制預(yù)熱液體的冷卻速率，以充分釋放由于層間的收縮率不同而產(chǎn)生的殘余熱應(yīng)力，以防止層間的開裂。
[0031]6.電液成形可以有效的提高層合板的成形極限，可以成形出形狀更加復(fù)雜、精度更高的板件，使層合板有更加廣泛的適用范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0032]圖1所示為熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板的主視圖和俯視圖；
[0033]圖2所示為電液成形裝置的整體示意圖；
[0034]圖3所示為上壓板的主視圖和俯視圖；
[0035]圖4所示為下壓板的主視圖和俯視圖；
[0036]圖5所不為石墨凹I旲的王視圖和俯視圖；
[0037]圖6所不為石墨底座的首I]視圖和俯視圖；
[0038]其中:
[0039]1-固定螺栓；2—石墨凹模；3—熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板；
[0040]4—石墨底座；5—加熱電阻絲；6—放電電極；7—下壓板；8—放電電極；
[0041]9—冷卻水道；10—甲基硅油；11-_環(huán)形槽；12-_上壓板；13—固定螺栓；
[0042]14—液壓缸；15—排氣孔；16—主放電間隙；17—高壓變壓器；18—充電電阻；
[0043]19-高壓整流管；20—放電電容器組；21—輔助放電間隙；
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步地說明和描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于該發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0045]熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板在成形時(shí)，對成形工藝有特殊的要求。成形時(shí)的保溫時(shí)間，保溫溫度，冷卻速度，模具材料等，如果選擇不恰當(dāng)就會(huì)引起層合板的起皺、層間的開裂和纖維彎曲等缺陷，極大的影響層合板的使用性能。所以，在模具材料的選擇時(shí)要考慮很多影響因素。首先是模具的熱膨脹系數(shù)，如果模具的熱膨脹系數(shù)過大，就會(huì)在和層合板接觸的面上產(chǎn)生較大的壓縮應(yīng)力，從而影響層合板厚度方向上的應(yīng)力分布；其次是模具的熱導(dǎo)率，如果熱導(dǎo)率比較小，在加熱和冷卻時(shí)，會(huì)引起層合板厚度方向上的溫度梯度差異較大，造成較大的殘余熱應(yīng)力；最后，還要考慮模具材料的摩擦系數(shù)，如果模具材料的摩擦系數(shù)過大，層合板受熱膨脹時(shí)受到的阻力過大就會(huì)被迫產(chǎn)生收縮，也會(huì)引起較大的殘余熱應(yīng)力。所以綜合以上因素，最終選擇熱膨脹系數(shù)較小，導(dǎo)熱性能較好并且具有較好潤滑性能的石墨模具。對于冷卻速率也要進(jìn)行準(zhǔn)確地控制，如果冷卻速率太快會(huì)引起層合板的厚度方向上的溫度梯度過大，導(dǎo)致層間開裂和纖維變形等缺陷；冷卻速率過小又會(huì)影響成形效率。此外，在加熱時(shí)還要控制保溫時(shí)間和保溫溫度。所以，為了能夠滿足不同加熱工況的要求并且準(zhǔn)確地控制冷卻速率，本裝置與傳統(tǒng)裝置相比，具有較好的溫度控制性能，。
[0046]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例中基于電液成形的熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板的直徑為30cm，厚度為2mm。其中的鋁合金層板材料為2024-T3，厚度約為0.5mm ;玻璃纖維增強(qiáng)塑料的基體為熱塑性樹脂聚丙烯，膠黏劑層和玻璃纖維增強(qiáng)塑料層的厚度約為0.2mm。
[0047]如圖2所示，本發(fā)明所述的熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層板電液成形裝置包括供電裝置、模具、固定加熱裝置和冷卻系統(tǒng)。
[0048]如圖2的電路圖部分所示，供電裝置包括由高壓變壓器17，充電電阻18和高壓整流管19組成的充電回路和由放電電極6、8，主放電間隙15，放電電容器組20和輔助放電間隙21組成的放電回路。放電時(shí)，高壓變壓器17將380V的工業(yè)交流電壓上升到3KV，高壓整流管19將升高后的交流電壓整流為直流電壓，對放電電容器組20進(jìn)行充電，當(dāng)放電電容器組20電壓上升到閥值后，點(diǎn)燃輔助放電間隙21，放電電容器組便通過主放電間隙16和輔助放電間隙21放電，使液體間隙被擊穿，大電流在極短的時(shí)間內(nèi)通過放電間隙。由于放電通道周圍液體的慣性作用(液體幾乎是不可壓縮的)，壓力在極短的時(shí)間內(nèi)上升到峰值而產(chǎn)生沖擊波并在液體介質(zhì)中迅速向四周擴(kuò)散，沖擊波作用到工件上，就會(huì)使熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板3成形。
[0049]特別的，該成形裝置所使用的凹模材料是石墨，本實(shí)施例使用的石墨凹模2是帽形模具，并且由于真空性對電液成形的質(zhì)量有很大的影響，所以在石墨凹模2的底部要開有一個(gè)排氣孔15，以使用真空泵抽空石墨凹模2內(nèi)的氣體。成形時(shí)，石墨凹模2通過石墨底座4上的圓形凹槽進(jìn)行定位，并通過液壓缸14對石墨凹模2施加壓力進(jìn)行固定。同時(shí)，石墨凹模2會(huì)對熱塑性玻璃纖維層合板3產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膲哼吜?，以保證成形過程的順利進(jìn)行。
[0050]固定加熱裝置包括固定螺栓1、13，石墨凹模2，熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板3,石墨底座4,加熱電阻絲5,下壓板7,冷卻水道9,甲基娃油10,環(huán)形槽11,上壓板12,固定螺栓13，液壓缸14等組成。具體的，將石墨底座4定位于下壓板7的圓形凹槽內(nèi)，為保證連接強(qiáng)度可在凹槽內(nèi)涂一層膠黏劑，也便于以后的拆裝；在上下壓板中各有四個(gè)螺栓孔，使用四個(gè)螺栓將其連接，其中上壓板12的底部和螺栓1、13采用焊接的方式連接；液壓缸14使用四個(gè)螺栓固定在上壓板12上，上壓板12的主示圖和俯視圖如圖3所示，當(dāng)對石墨凹模2施加壓力時(shí)，所產(chǎn)生的向上的反作用力由連接上下壓板的四個(gè)螺栓承受，由于上壓板12所承受的向下的作用力很小，只有液壓缸14和上板件12的自重，所以上壓板12和螺栓1、13間采用焊接的方式連接足以保證連接強(qiáng)度。特別的，在石墨底座4上還開有環(huán)形槽11，要在環(huán)形槽11內(nèi)裝入O型橡膠密封圈，以保證整個(gè)裝置的密封性能。此外，為了滿足對熱塑性玻璃纖維增鋁合金層合板3的預(yù)熱，石墨底座4里面的用于預(yù)熱的液體使用的是甲基硅油10，其熱穩(wěn)定性好，蒸發(fā)損失小(150°C，30天，蒸發(fā)損失僅為2%)，所以加熱時(shí)不會(huì)帶來由于蒸汽而產(chǎn)生的壓力，并且沒有毒性，是預(yù)熱熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板3的理想液體。因?yàn)榧谆栌?0在加熱時(shí)具有一定的熱膨脹性，所以在往石墨底座4中注入液體時(shí)，不要完全裝滿，要為甲基硅油10的膨脹預(yù)留有一定的空間。由于石墨具有導(dǎo)電性，所以為保證操作人員的安全，要在石墨凹模2和石墨底座4的外表面貼一層絕緣層。
[0051]冷卻系統(tǒng)包括水泵、散熱器、液溫傳感器、儲液罐、溫度控制器等，但在電液成形裝置的整體示意圖中并沒有表示出來。在上面提到的石墨底座4中開有螺旋形的冷卻水道9，如圖6所示，在冷卻時(shí)，使用水泵往冷卻水道9內(nèi)注入冷卻水，并可以通過控制水的流量來控制冷卻速率，從石墨底座4內(nèi)流出的已升溫的冷卻水通過散熱器降溫，然后流回儲液罐形成循環(huán)回路。特別的，由于本裝置使用的石墨模具2具有很有的導(dǎo)熱性，所以可以比較準(zhǔn)確高效的控制石墨底座4內(nèi)預(yù)熱液體甲基硅油10的溫度。
[0052]使用該裝置對熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板3進(jìn)行成形時(shí)，其特征在于包以下步驟:
[0053](I)對熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板3進(jìn)行定位和固定。將待加工的熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板3定位于石墨底座4的凹槽內(nèi)，然后將石墨凹模2置于熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板3的上面，并使用液壓缸14對石墨凹模2施加適當(dāng)?shù)膲毫Γ詫崴苄圆ＡЮw維增強(qiáng)鋁合金層合板3產(chǎn)生3MPa壓邊力；
[0054](2)用真空泵對石墨凹模2進(jìn)行真空化。透過排氣孔15，用真空泵抽空石墨凹模2內(nèi)的氣體，以保證電液成形的成形質(zhì)量。如果石墨凹模2內(nèi)有空氣不能及時(shí)排出，會(huì)阻礙熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板3的成形，并很有可能在熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板3的底部產(chǎn)生凹坑等缺陷。
[0055](3)對熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板3進(jìn)行預(yù)熱。通電，加熱電阻絲5會(huì)對石墨底座4里面的甲基硅油10進(jìn)行加熱，使液體溫度穩(wěn)定在160°C，以完成對熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板3的預(yù)熱。
[0056](4)對熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板3進(jìn)行保溫。讓熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板3在加熱到160°C的甲基硅油10中保溫5min，以使層合板各部分都能夠均勻預(yù)熱。這樣能夠保證后續(xù)成形時(shí)的成形質(zhì)量，防止層間開裂、內(nèi)部脆性斷裂等缺陷的產(chǎn)生。
[0057](5 )對熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板3進(jìn)行放電成形。合上電源，通過高壓變壓器17將380V的交流電源的電壓上升到3KV，然后經(jīng)過充電電阻18和高壓整流管19整流后給放電電容器組20充電，這時(shí)，放電電容器組20開始儲存電能，當(dāng)放電電容器組20的電壓上升到閥值后，會(huì)點(diǎn)燃輔助放電間隙21，放電電容器組20便通過主放電間隙16和輔助放電間隙21放電，由于放電通道周圍液體的慣性作用(液體幾乎是不可壓縮的)，因而壓力在極短的時(shí)間內(nèi)上升到峰值而產(chǎn)生沖擊波并在液體介質(zhì)中迅速向四周擴(kuò)散，沖擊波作用到工件上，就促使熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板3成形。
[0058](6)冷卻速率的控制。在對熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板3完成放電后，必須要控制熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板的冷卻速率，以消除冷卻過程中由于各層材料收縮率不同而產(chǎn)生的殘余熱應(yīng)力，防止層間的開裂。具體方法是，使用液溫傳感器獲取石墨底座4內(nèi)的甲基硅油10的溫度信號，然后傳輸?shù)綔囟瓤刂破鳎瑴囟瓤刂破鳙@取溫度信號后會(huì)通過調(diào)節(jié)冷卻水的流量來控制冷卻速率。在本實(shí)施例中，要通過控制冷卻水的流量，讓甲基硅油10在IOmin內(nèi)均勻的冷卻到室溫。
[0059](7)在完成冷卻后，要對熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板3進(jìn)行局部的熱處理。因?yàn)樵趯雍习宓慕亻_式側(cè)面上存在自由邊緣效應(yīng)，所以為提高熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板3的使用性能，要對其進(jìn)行局部的熱處理。具體方法是，對熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板3的自由邊處進(jìn)行局部加熱，將溫度加熱到160°C，隨后在3MPa壓力下逐漸冷卻，冷卻時(shí)間控制在5min，以防止層間的開粘，提高使用性能。
[0060]本實(shí)施例中所采用的放電電壓為3KV，最佳放電電壓會(huì)隨待加工的熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)層合板3的厚度的不同而發(fā)生變化，具體值需要通過試驗(yàn)而最終確定。
[0061]本實(shí)施例中采用的石墨凹模2為帽形凹模，如果需要其他形狀的成形件，只需采用相應(yīng)形狀的凹模，但需要注意的是在成形前需要使用真空泵把密封腔內(nèi)的空氣抽掉，以保證成形質(zhì)量。
[0062]本發(fā)明所提供的一種基于電液成形原理的熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板的成形技術(shù)，是一種新的層合板成形方法。從實(shí)施例中可以看出，使用電液成形方法加工復(fù)合材料層合板，可以大大縮短成形周期；在預(yù)熱提高成形性時(shí)能夠有效避免回彈，同時(shí)又能夠提高層合板的成形性，有助于獲得形狀更加復(fù)雜，質(zhì)量更高的成形件。
【權(quán)利要求】
1.一種熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板電液成形裝置，包括供電裝置、模具、固定加熱裝置，其特征在于: 模具為石墨凹模(2)，石墨凹模(2)的底部要開有一個(gè)排氣孔(15)，以使用真空泵抽空石墨凹模(2)內(nèi)的氣體；成形時(shí)，石墨凹模(2)通過石墨底座(4)上的圓形凹槽進(jìn)行定位，并通過液壓缸(14)對石墨凹模(2)施加壓力進(jìn)行固定； 固定加熱裝置，包括石墨底座(4)，加熱電阻絲(5)，下壓板(7)，冷卻水道(9)，環(huán)形槽(11)，上壓板(12)，固定螺栓(13)，液壓缸(14);石墨底座(4)定位于下壓板(7)的圓形凹槽內(nèi)，上下壓板中各有四個(gè)螺栓孔，使用四個(gè)螺栓將其連接，其中上壓板(12)的底部和螺栓(1、13)采用焊接的方式連接；液壓缸(14)使用四個(gè)螺栓固定在上壓板(12)上； 石墨底座(4)中開有螺旋形的冷卻水道(9)，在冷卻時(shí)，使用水泵往冷卻水道(9)內(nèi)注入冷卻水，并可以通過控制水的流量來控制冷卻速率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板電液成形裝置，其特征在于:供電裝置包括由高壓變壓器(17)，充電電阻(18)和高壓整流管(19)組成的充電回路和由放電電極(6、8)，主放電間隙(16)，放電電容器組(20)和輔助放電間隙(21)組成的放電回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板電液成形裝置，其特征在于:放電時(shí)，利用高壓變壓器(17)將交流電壓升壓，高壓整流管(19)將升高后的電壓整流為直流電壓，對放電電容器組(20 )進(jìn)行充電；放電時(shí),放電電容器組通過主放電間隙(16 )和輔助放電間隙(21)放電，使液 體間隙被擊穿并產(chǎn)生沖擊壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層板電液成形裝置，其特征在于:當(dāng)對石墨凹模(2)施加壓力時(shí)，所產(chǎn)生的向上的反作用力由連接上下壓板的四個(gè)螺栓承受，在石墨底座(4 )上還開有環(huán)形槽(11)，要在環(huán)形槽(11)內(nèi)裝入O型橡膠密封圈，以保證裝置的密封性能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板電液成形裝置，其特征在于:石墨底座(4)里面的用于預(yù)熱的液體使用的是甲基硅油(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板電液成形裝置，其特征在于:該裝置還包括由水泵、散熱器、液溫傳感器、儲液罐、溫度控制器構(gòu)成的冷卻系統(tǒng)。
7.一種利用權(quán)利要求1所述裝置對熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板(3)的成形方法，其特征在于: 步驟1、待加工的熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板(3)定位于石墨底座(4)的凹槽內(nèi)，將石墨凹模(2)置于熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板(3)之上，并使用液壓缸(14)對石墨凹模(2)施加適當(dāng)?shù)膲毫Γ? 步驟2、透過排氣孔(15)，用真空泵抽空石墨凹模(2)內(nèi)的氣體； 步驟3、使用加熱電阻絲(5)對石墨底座(4)里面的甲基硅油(10)進(jìn)行加熱，完成對熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板(3)的預(yù)熱； 步驟4、對熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板(3)進(jìn)行保溫； 步驟5、對熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板(3)進(jìn)行放電成形； 步驟6、控制熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板的冷卻速率，消除冷卻過程中由于各層材料收縮率不同而產(chǎn)生的殘余熱應(yīng)力；步驟7、在完成冷卻后，要對熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板(3)進(jìn)行局部的熱處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的成形方法，其特征在于，步驟7中，要對熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板(3)的自由邊處進(jìn)行局部加熱，將溫度加熱到160°C，隨后在3MPa壓力下逐漸冷卻，冷卻時(shí)間控制在5min。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的成形方法，其特征在于，所述的待加工的熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)招合金的厚度 為0.5~4mm。
【文檔編號】B29C70/44GK103935049SQ201410128254
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月1日
【發(fā)明者】崔俊佳, 孫光永, 李光耀, 單業(yè)奇 申請人:湖南大學(xué)