难变形板材复杂形状构件粘性介质压力成形技术.pdf

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1、专稿FEATURE难变形板材复杂形状构件粘性介质压力成形技术ViscousPressureForming(VPF)forDifficult-to-FormSheetMetalPartsWithComplexThree-DimensionalShape哈尔滨工业大学材料科学与工程学院　　王忠金为了提高板材零件成形制造性能，适应零件使用性能和可靠性的要求，缩短新材料应用周期，解决多品种、小批量、难变形板材和复杂形状构件成形制造技术问题，迫切需要发展新的成形技术。言，对高强度耐热合金（如镍基高温高装备的疲劳寿命、使用的可靠性合金）及低塑性轻

2、质合金（如铝合金）等。上述需求使得已有成形制造技王忠金等难变形材料的需求越来越多，成形术面临着挑战，为了提高板材零件成哈尔滨工业大学教授、博士生导师。制造技术应能够较快地发展以适应形制造性能，适应零件使用性能和可长期从事难变形板材塑性成形技术和材新材料的应用。就板材构件形状而靠性的要求，缩短新材料应用周期，料加工过程力学解析与数值模拟研究，所提出的高强、低塑、耐热材料薄壁/超言，具有特殊功能作用的异形复杂形解决多品种、小批量、难变形板材和薄壁复杂形状构件粘性介质压力整体成状零件日益增多，力求降低分体组焊复杂形状构件成形制造技术问题，迫

3、形技术，已有多项研究成果在航空航天程度，提高整体成形制造水平，减少切需要发展新的成形技术。领域实现工程化应用，解决了制约某些焊缝，提高零件的使用可靠性。就装20世纪90年代中期发展起来的飞行器制造技术瓶颈问题，发表学术论文60余篇，获得授权发明专利7项。备减重与提高使用性能而言，在满足粘性介质压力成形（ViscousPressure设计要求的前提下，能够减小构件壁Forming，VPF）较好地适应了这种需厚，降低构件重量，充分发挥已有成求，国外对该技术在航天、航空、车辆板材构件在工业领域占有较大熟材料的应用潜力，提高轻量化构件领域的应

4、用进行了深入研究，已研制的比例，其成形制造是重要的加工技的可成形制造性，有利于提高飞行器了13000kN粘性介质压力成形机。术课题之一。随着装备制造水平的的推质比。就零件的表面质量而言，国内哈尔滨工业大学率先开展了此发展，对板材构件的使用性能、可制力求最大限度地减少表面缺陷，降低项技术的基础性和应用性研究，已取造性提出了更高的要求。就材料而或避免二次加工带来的质量隐患，提得较好的成果，解决了高新工程关键26航空制造技术·2014年第10期专稿专稿FEATUREFEATURE[1]制造技术，已在涡扇、涡喷、涡轴、冲使板坯料处于较好的应力

5、状态，有利1所示。图1为板坯料两侧同时加压等飞行器研制中实现工程化应用，于变形均匀化；粘性介质也不同于载粘性介质情况，粘性介质压力和压充分反映出该技术所具备的独特优固态凸模（如金属、聚氨酯橡胶等），边力之间的匹配控制是粘性介质压势与应用价值和潜力。具有的半固态性质可以采用注入的力成形技术的关键。方式加载和排放，成形过程中粘性介采用粘性介质作为凸模，填补了难变形板材复杂形状构件VPF原理质可以通过控制注入和排放，得到可半固态材料作为凸模的空白，形成了粘性介质压力成形（VPF）是控制的非均匀粘性介质压力场。成固态→半固态→液态连续物态凸模

6、[1]1992年提出的一种板材成形技术。形过程粘性介质始终包覆在板坯料材料的选择。粘性介质压力成形技术与已有成形方法的本质区别在于，粘表面，施加可控制的自适应于板坯料性介质压力成形采用半固态、可流动变形的非均匀压力场（正向压应力和VPF特点并且具有一定粘度和速率敏感性的切向粘性附着应力），使板坯料变形1　粘性介质选择范围宽物质作为凸模材料，称作粘性介质。过程材料流动的控制成为可能，板材粘性介质一般可选择高分子聚ViscousPressureForming(VPF)forDifficult-to-FormSheetMetalParts粘

7、性介质不同于液压成形采用的液成形性的提高有了可实施的途径，这合物材料如硅橡胶类等，如美国的WithComplexThree-DimensionalShape体压力源，不符合帕斯卡（Pascal）定有助于提高板材构件（尤其是难加工C-11、C-12和国产的聚二甲基硅氧[1-3][2，4]律，受力状态下的粘性介质所形成的材料）成形制造性。烷等。粘性介质对板材零件表面哈尔滨工业大学材料科学与工程学院　　王忠金压力场可以呈现非均匀分布，使板坯成形过程中粘性介质可以作用无损害作用，并可重复使用。成形过料受到的粘性介质压力可以是非均于板坯料一侧，

8、或者在两侧同时加程粘性介质对板坯料表面具有润滑匀的；由于粘性介质速率敏感性，粘载，通过注入与排放顺序和速度的调作用，对压边圈位置板坯料流动十分性介质压力场可以自适应于板坯料整，控制在板坯料表面的压力分布和有利，避免表面划