圆筒型泡沫铝的加工工艺

摘要

本发明属于材料加工领域，主要涉及到圆筒型泡沫铝的加工工艺。所述加工工艺中的阳模（1）主要使作用到泡沫铝板（3）上的压力均匀分散，并随泡沫铝板的变形而变形；阳模（1）位于泡沫铝板（3）的上部，与阴模（1）相对固定并随泡沫铝板（3）同步变形；多个阴模（2）为弯曲程度逐渐变化，向圆筒形过渡的圆弧形结构；阴模（2）的主要作用为提供承载力并约束限制泡沫铝板的形态，作为泡沫铝板（3）包括阳模（1）逐渐变形的模板，使泡沫铝板（3）包括阳模（1）在所对应的阴模所具有的弯曲角度内，在滚压设备的作用下，得到所需弯曲角度的成型并控制泡沫铝板的变形程度，形成所需的结构形式。本发明工艺具有成本低、操作方便、应用广泛等优点。

权利要求

1.一种圆筒型泡沫铝的加工工艺，所述加工工艺所涉及的装置包括有阴模（2）和泡沫铝滚压设备；所述阴模（2）选用厚度大于阳模的钢板制作，厚度为10～15mm；所述阴模（2）为弯曲的圆弧形且所述阴模（2）为弯曲程度不同的多个，多个所述阴模（2）为弯曲程度逐渐变化，向圆筒形过渡的结构；阴模（2）的主要作用为提供承载力并约束限制泡沫铝结构的形态，其特征在于：所述加工工艺所涉及的装置还包括有阳模（1）；所述阳模（1）采用钢板制成，厚度在2～5mm，阳模（1）主要使作用到泡沫铝板（3）上的压力均匀分散，并随泡沫铝板的变形而变形；加工过程中，所述阳模（1）位于所述泡沫铝板（3）的上部，并通过模具固定卡件（5）与所述阴模（2）相对固定并随所述泡沫铝板（3）同步变形；所述阴模（2）作为泡沫铝板（3）包括阳模（1）逐渐变形的模板，使所述泡沫铝板（3）包括阳模（1）在所对应的阴模所具有的弯曲角度内，在滚压设备的作用下，得到所需弯曲角度的成型并控制泡沫铝板的变形程度，形成所需的结构形式；所述工艺的具体步骤为：a. 泡沫铝板下料；

b. 将泡沫铝板（3）放置在所述的阴模（2）上，所述阴模（2）在一套阴模中的弯曲角度最小；使阳模（1）位于所述泡沫铝板（3）上部，并通过模具固定卡件（5）将所述阳模（1）与所述阴模（2）连接固定，对所述泡沫铝板（3）进行限位；

c.采用滚压设备的辊轴对阳模（1）、泡沫铝板（3）来回均匀地滚压，使泡沫铝板产生变形，阳模（1）随泡沫铝板（3）同步变形；得到与所对应阴模同样的弯曲程度；

d. 当泡沫铝板的弯曲程度达到与所对应阴模的弯曲程度后，将阳模（1）、泡沫铝板（3）与阴模（2）分离；更换弯曲程度更大的阴模（2），进行泡沫铝板（3）、阳模（1）的安装固定；

e.再同样进行来回均匀滚压操作，得到与所对应阴模同样的弯曲程度；

f.重复步骤d、e的操作，最终使泡沫铝板弯曲成为圆筒形；

g. 后处理工作：后处理工作包括外观处理、圆筒结构封口、粘贴内衬、蒙皮，获得可供使用的圆筒型泡沫铝产品。

说明书

圆筒型泡沫铝的加工工艺

技术领域

[0001] 本发明属于材料加工领域，主要涉及到圆筒型泡沫铝的加工工艺。

背景技术

[0002] 超轻多孔金属包括金属蜂窝、泡沫金属和格栅（点阵），是上世纪九十年代迅速在全球范围内发展起来的一种新型功能材料。随着超轻多孔金属材料制造技术的不断发展，其应用领域越来越广泛。泡沫铝是一种最常用的超轻多孔金属，其具有高比强度、高比刚度、良好的吸能特性、阻燃及导热等优良的物理力学性能，在抗爆炸与冲击方面具有较大的优势，是理想的抗爆消波与吸能材料。从结构功能上讲，它可用作超轻夹芯结构内芯及吸能、隔振、降噪元件，是复合防护结构中的一种缓冲层材料。在爆炸冲击载荷下，泡沫铝的薄壁结构发生变形与破坏，达到承载与吸能作用。

[0003] 在实际应用过程中，泡沫铝常用作夹芯层以实现抗爆消波吸能目的，故常需要根据结构要求而加工成圆筒型等结构。但泡沫铝薄壁相当于高脆性材料，在制作成圆筒型结构的过程中，容易导致薄壁结构破坏影响整体性能，所以对泡沫铝圆筒型结构的加工一直是一项技术难题。目前，圆筒型泡沫铝结构的制作成型技术主要包括模具成型、整体切割、拼装成型和挤压成型等，但各种方法均存在一定的不足。模具成型是根据要求尺寸首先加工出模具，在模具内投入原料并直接发泡成型，这种成型技术制作的结构整体性能最好，但模具造价昂贵，且根据不同尺寸的要求需首先设计加工不同的模具，花费高昂。整体切割成型技术是首先生产泡沫铝坯料，然后根据尺寸需求直接从坯料中切割加工出需要的构件，这种成型技术的效果也比较好，但废料较多，且在切割操作中易造成性能损伤。拼装成型技术是最大限度地利用材料，但降低了结构的整体性能。通常的挤压成型技术则对材料造成严重的脆性损伤，降低了结构的使用性能。综上，目前常用的圆筒型泡沫铝结构加工技术存在很多不利因素，若希望结构性能良好，则需要较多花费或者产生较多废料；若考虑控制成本，减少花费或废料的产生，则对结构的整体性能造成较大不利影响。因此，通过改进技术，实现一种比较理想的圆筒型泡沫铝结构成型工艺，在不需较大投入条件下生产出整体性能优良的圆筒结构是当前研究的重点。

发明内容

[0004] 为解决圆筒型泡沫铝加工成型的技术问题，本发明提供一种圆筒型泡沫铝的加工工艺，通过一套比较特殊的适合于泡沫铝材料加工与成型的组合模具，通过使用一般的钢板材滚压设备并按照一定的工艺步骤进行加工，即可获得整体性能比较优良的圆筒型泡沫铝结构。

[0005] 本发明提出的技术方案为：

[0006] 一种圆筒型泡沫铝的加工工艺，所述加工工艺所涉及的装置包括有阳模，阴模和泡沫铝滚压设备；所述阳模采用钢板制成，厚度在2～5mm，阳模主要使作用到泡沫铝板上的压力均匀分散，并随泡沫铝结构的变形而变形；加工过程中，所述阳模位于所述泡沫铝板的上部，与所述阴模相对固定并随所述泡沫铝板同步变形；所述阴模选用厚度大于阳模的钢板制作，厚度应不小于10mm，以10～15mm为宜；所述阴模为弯曲的圆弧形；所述阴模为弯曲程度不同的多个，多个所述阴模为弯曲程度逐渐变化，向圆筒形过渡的结构；阴模的主要作用为提供承载力并约束限制泡沫铝结构的形态，作为所述泡沫铝板包括阳模逐渐变形的模板，使所述泡沫铝板包括阳模在所对应的阴模所具有的弯曲角度内，在滚压设备的作用下，得到所需弯曲角度的成型并控制泡沫铝板的变形程度，形成所需的结构形式；所述工艺的具体步骤为：

[0007] a. 泡沫铝板下料；

[0008] b. 将泡沫铝板放置在所述的阴模上，所述阴模在一套阴模中的弯曲角度最小；使阳模位于所述泡沫铝板上部，并通过模具固定卡件将所述阳模与所述阴模连接固定，对所述泡沫铝板进行限位；

[0009] c.采用滚压设备的辊轴对阳模、泡沫铝板来回均匀地滚压，使泡沫铝板产生变形，阳模随泡沫铝板同步变形；得到与所对应阴模同样的弯曲程度；

[0010] d. 当泡沫铝板的弯曲程度达到与所对应阴模的弯曲程度后，将阳模、泡沫铝板与阴模分离；更换弯曲程度更大的阴模，进行泡沫铝板、阳模的安装固定；

[0011] e.再同样进行来回均匀滚压操作，使泡沫铝板、阳模得到与所对应阴模同样的弯曲程度；

[0012] f.重复步骤d、e的操作，最终使泡沫铝板弯曲成为圆筒形；

[0013] g. 后处理工作：后处理工作包括外观处理、圆筒结构封口、粘贴内衬、蒙皮，获得可供使用的圆筒型泡沫铝产品。

[0014] 本发明工艺具有成本低、操作方便、应用广泛等优点。

附图说明

[0015] 图1为弯曲度对应90°圆心角阴模。（说明，弯曲度用圆弧对应的圆心角除以圆弧长得到，本套阴模的圆弧长相等，因此就用圆心角的度数来表示）。

[0016] 图2为弯曲度对应180°圆心角阴模。

[0017] 图3为弯曲度对应270°圆心角阴模。

[0018] 图4为弯曲度对应330°圆心角阴模。

[0019] 图5为弯曲度对应360°圆心角阴模。（成套阴模的最终状态）。

[0020] 图6为圆筒型泡沫铝结构加工过程。

[0021] 图中：1、阳模；2、阴模；3、泡沫铝板；4、辊轴；5、模具固定卡件。

具体实施方式

[0022] 结合附图对本发明的具体实施过程进行说明。

[0023] 本发明的主要内容是加工模具，当模具加工完成时，只需利用滚压设备即可完成圆筒型泡沫铝结构的制作。所述模具的阴模如图1～图5所示，图6为圆筒泡沫铝的制作过程。

[0024] 泡沫铝板的压弯选用滚压设备，例如普通的二辊卷板机、三辊卷板机等，但需对设备进行改造，要求辊轴部位能够提供持续的垂直于受压模具方向的压力，并可方便进行装拆；模具材料选用强度超过Q45钢材强度的高强度钢板；

[0025] 圆筒型泡沫铝加工过程中，所需组件包括阳模1、阴模2、泡沫铝板3、滚压设备辊轴4和模具固定卡件5；所述的阳模1为厚度3mm钢板，按泡沫铝尺寸范围在其周围钻孔，孔位根据阴模上的孔槽位置确定，孔径根据模具固定卡件直径确定；阳模1主要使作用到泡沫铝板
3上的压力均匀分散。加工过程中，所述阳模1位于所述泡沫铝板3的上部，并通过钻孔、阴模上的孔槽由模具固定卡件与阴模连接，使泡沫铝板3定位；所述阳模1随所述泡沫铝板3同步变形；所述的阴模2采用厚度为15mm的高强钢板，上开孔槽，孔径同模具固定卡件尺寸匹配。
然后将高强钢板弯曲加工至一定的弯曲程度，形成圆弧形弯板备用。所述阴模2为弯曲的圆弧形；所述阴模2为弯曲程度不同的多个，多个弯曲程度不同的所述阴模2为弯曲程度逐渐变化，向圆筒型过渡的结构；该实施例中，多个所述阴模2以90°弯曲为变化幅度，在接近圆筒状态时，增加了330°弯曲状态，经过设计加工，形成90°、180°、270°、330°和360°等按递进规律变化的一整套阴模，可足够保证弯曲的均匀性，并使模具数量达到较少状态。阴模2的主要作用是作为所述泡沫铝板3包括阳模1逐渐变形的模板，使所述泡沫铝板3包括阳模1在所对应的阴模所具有的弯曲角度内，在滚压设备辊轴4的作用下，得到所需弯曲角度的成型并控制泡沫铝板的变形程度，形成所需的结构形式。所述的滚压设备辊轴4主要起到加压的作用。所述的模具固定卡件5主要起到固定泡沫铝在模具中位置的作用，模具固定卡件选用普通插销件即可，连接于阳模的钻孔和阴模的预留孔槽之间进行固定。泡沫铝板固定在阳模和阴模之间，通过模具固定卡件5限制其沿模具周边方向的位移，而垂直模具方向的位移则不受限制。

[0026] 加工过程的具体实施步骤为：

[0027] a. 泡沫铝板下料：

[0028] b. 模具、固定卡件等的选材与加工：

[0029] c. 泡沫铝板的固定：将泡沫铝板放置在所述的阴模2上，所述阴模2在一套阴模中的弯曲角度最小：使阳模位于所述泡沫铝板上部，并通过模具固定卡件将所述阳模1与所述阴模2连接固定，对所述泡沫铝板3进行限位；

[0030] d. 滚压设备滚压：泡沫铝板安装、固定完毕后，利用滚压设备的辊轴在阳模上来回均匀地滚压，最终使泡沫铝板3和阳模1达到与阴模2同样的弯曲程度；

[0031] e. 重复进行更换阴模、固定、再次滚压的操作：当泡沫铝板的弯曲程度达到阴模的弯曲程度后，换上弯曲程度更大的阴模，同样固定后，再同样进行来回均匀滚压操作，依次类推，最终使泡沫铝板弯曲成为圆筒形；

[0032] f. 拆模成型：在更换模具过程中即进行了拆模操作，拆模可分两种方式实现，当阴模弯曲程度较小时，可直接拔出模具固定卡件，卸下阳模及泡沫铝即可；当阴模弯曲程度较大时，首先应拆除滚压设备辊轴，然后拔出模具固定卡件进行拆卸。辊轴拆除可从圆筒状结构轴向方向实现；

[0033] g. 后处理工作：后处理工作包括外观处理、圆筒结构封口、粘贴内衬、蒙皮等，实现制造出可供使用的圆筒型泡沫铝产品。