金属板料热成型模具、方法及船壳和具有该船壳的船与流程

1.本发明涉及金属板料的成型技术领域，具体涉及一种金属板料的热成型模具、方法及船壳和具有该船壳的船。


背景技术：

2.热成型技术由于其能够突破金属的屈服极限、降低高强度材料的成型力而得到越来越多的应用。现有技术中对诸如铝、镁、钛、碳钢、不锈钢和高温合金等金属板料的热成型通常需要先将板料置于中高频的加热炉内加热至预定温度后，然后再通过转运线将加热后的板料运输至拉延模具上进行拉延成型。
3.用于热成型的拉延模且通常需要设计复杂的保温措施，通体加热至与予热板材产生超塑性相同的温度(相当于金属熔点温度的50％)，并且，与普通拉延模一样，需要设置用于配合上模压紧板料的压边圈，还需要设置压边圈的弹性支撑结构和单独的凸模，结构较为复杂。
4.上述热成型模具以及方式在实际使用时存在较多的弊端。首先，上述设备需要为加热和拉延两道工序分别设置两个设备，并且还需要增加专用的高温转运线来满足高温板料转运的需要，整套设备较为复杂。并且，当需要制作船壳等大型金属板时，转运设备和加热设备以及模具本身都需要同时增加尺寸，制造成本急剧上升；其次，上述热成型方式和设备在转运板料时会造成热量损失，因此需要再加热工序增加更多的能耗投入，浪费能源；再次，巨大的模具加热后及转运高温板料的过程具有较高的危险性，对工厂的安全管理提出了更为严峻的考验；最后，上述成型模具的拉延模的结构相对复杂，原因已经在前文有所交代，在此不再赘述。


技术实现要素：

5.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的金属板料热成型模具能耗高、设备复杂、危险系数高的缺陷，进而提供一种能耗更低、设备简化、危险系数低的金属板料热成型模具。
6.本发明要解决的第二个技术问题在于克服现有技术中的金属板料热成型方法能耗高、设备复杂、危险系数高的缺陷，进而提供一种能耗更低、设备需求简单、危险系数低的金属板料热成型方法。
7.本发明要解决的第三个技术问题在于提供一种利用热成型方式制作的船壳，该船壳在制作过程中能耗更低、设备需求简单、危险系数低。
8.本发明要解决的第四个技术问题在于提供一种船，该船的船壳利用热成型方式制作，且在制作过程中能耗更低、设备需求简单、危险系数低。
9.为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的技术方案如下：
10.一种金属板料热成型模具，包括：
11.第一凹模，所述第一凹模具有型腔以及环绕型腔设置的周圈型面，所述周圈型面
的外表面具有绝缘层；
12.电极，与金属板料电连接，适于向金属板料内通电并加热金属板料；
13.成型组件，在模具处于闭合状态时与周圈型面相接触并挤压金属板料，使金属板料与第一凹模的型腔符型。
14.可选地，所述成型组件包括：
15.气体加压间隔板，所述气体加压间隔板具有与成型前的金属板料相贴合的压紧面，所述气体加压间隔板适于在模具闭合时与第一凹模的周圈型面压紧金属板料；
16.所述气体加压间隔板上设置有朝向金属板料开放的喷气嘴。
17.可选地，所述喷气嘴具有多个，多个喷气嘴设置在气体加压间隔板上与第一凹模的型腔相对应的区域内。
18.可选地，多个喷气嘴与同一条气路连通，所述气路的进气口设置在气体加压间隔板的侧面。
19.可选地，所述气体加压间隔板与金属板料接触的面上具有绝缘层。
20.可选地，还包括：
21.第二凹模，所述第二凹模具有型腔以及环绕型腔设置的周圈型面，所述第二凹模的周圈型面设置有绝缘层；
22.所述第二凹模与第一凹模分置在气体加压间隔板的两面，所述第二凹模适于在模具闭合时与气体加压间隔板压紧金属板料，所述气体加压间隔板朝向第二凹模的一面开设有朝向第二凹模开放的喷气嘴。
23.可选地，所述电极具有两对，两对电极分别设置在靠近第一凹模和第二凹模的一面，两对电极适于分别加热第一凹模与气体加压间隔板和第二凹模与气体加压间隔板所夹紧的两块金属板料。
24.可选地，所述电极均为板状，气体加压间隔板的左右两端分别设置有两个电极，位于气体加压间隔板同一侧的两个电极中间夹装有弹性绝缘件。
25.可选地，还包括：
26.若干个施力构件，设置在第一凹模和第二凹模的周圈，具有迫使第一凹模和第二凹模向气体加压间隔板压紧的抵接面，所述施力构件适于在模具闭合时为第一凹模和第二凹模的闭合提供压力。
27.可选地，所述第一凹模和第二凹模的型腔表面设置有绝缘层，所述第一凹模和第二凹模的型腔内还开设有连通型腔和模具外部空气的通气孔。
28.可选地，所述成型组件包括：
29.为了解决上述第二个问题，本发明提供的技术方案如下：
30.一种金属板料热成型方法，包括以下步骤：
31.s1：将金属板料放置在凹模的周圈型面上，周圈型面的表面具有绝缘涂层；
32.s2：对金属板料通电加热；
33.s3：将气体加压间隔板压在金属板料上；
34.s4：保持气体加压间隔板和凹模对板料的密封压合，向气体加压间隔板中通入高压气体，高压气体通过气体加压间隔板的出气孔充入气体加压间隔板和金属板料之间，利用高压气体的压力将加热后的金属板料吹挤到凹模的型腔内；
35.s5：打开凹模和气体加压间隔板，取下成型后的金属板料。
36.为了解决上述第三个和第四个技术问题，本发明还提供了一种船壳和具有该船壳的船，所述船壳利用上述金属板料热成型方法制作。
37.本发明提供的技术方案有如下技术效果：
38.1、本发明提供的模具，包括第一凹模、电极和成型组件；所述第一凹模具有型腔以及环绕型腔设置的周圈型面，所述周圈型面的外表面具有绝缘层；电极与金属板料电连接，适于向金属板料内通电并加热金属板料；成型组件在模具处于闭合状态时与周圈型面相接触并挤压金属板料，使金属板料与第一凹模的型腔符型。
39.使用时，将金属板材置于周圈型面上，然后利用电极接通金属板料，对金属板料进行通电加热，此时，由于金属板料放置在具有绝缘层的周圈型面上，模具本身不会通电。当加热至预定温度后，利用成型组件将板料挤压到凹模的型腔内，从而实现金属板料的成型。上述成型方法由于将板料放置到模具上之后直接通电加热，因此也就省去了设置单独的加热设备和转运设备的工艺。同时，板料无需转运，也就降低了转运过程中的热量损耗以及可能对工人造成的伤害。因此，上述模具相比传统模具更加节约能源、危险系数低且结构得到了大幅度简化。
40.2、本发明提供的模具，所述成型组件包括气体加压间隔板，所述气体加压间隔板具有将金属板料压紧在第一凹模的周圈型面上的压紧面，所述气体加压间隔板适于在模具闭合时与第一凹模的周圈型面压紧金属板料；所述气体加压间隔板上设置有朝向金属板料开放的喷气嘴。
41.上述结构中，利用气体加压间隔板将金属板料压紧在第一凹模的周圈型面上，然后在再利用喷气嘴向金属板料和气体加压间隔板中间冲入高压气体，此时高压气体会将金属板料吹挤到凹模的型腔内，从而完成成型过程。
42.3、本发明提供的模具，所述喷气嘴具有多个，多个喷气嘴设置在气体加压间隔板上与第一凹模的型腔相对应的区域内。多个喷气嘴一方面可以增加气流速度，另一方面也有利于向金属板待成型区域内均匀的充入高压气体，提高成型过程的稳定性。
43.4、本发明提供的模具，多个喷气嘴与同一条气路连通，所述气路的进气口设置在气体加压间隔板的侧面。由同一条气路连通的多个气嘴处喷出的高压气体的压力是相同的，因此，此举一方面可减少对诸如气泵等高压气体发生装置的需求数量；另一方面可以保证多个喷气嘴喷出同样压力的气体，保证板料成型过程中的稳定性以及成型后的料厚均匀性。
44.5、本发明提供的模具，所述气体加压间隔板与金属板料接触的面上具有绝缘层。当气体加压间隔板与第一凹模一样设置绝缘层时，可以先利用气体加压间隔板与第一凹模将金属板料夹紧后再向板料通电，由于金属板料此时被压合在气体加压间隔板和第一凹模中间，气体加压间隔板不会和模具外界发生热量交换，因此此举可以减少气体加压间隔板在加热过程中的热量损失，进一步降低模具的能耗。
45.6、本发明提供的模具，还包括：第二凹模，所述第二凹模具有型腔以及环绕型腔设置的周圈型面，所述第二凹模的周圈型面设置有绝缘层；所述第二凹模与第一凹模分置在气体加压间隔板的两面，所述第二凹模适于在模具闭合时与气体加压间隔板压紧金属板料，所述气体加压间隔板朝向第二凹模的一面开设有朝向第二凹模开放的喷气嘴。
46.在上述结构中，第二凹模和第一凹模可以和气体加压间隔板的上下表面相配合，分别成型一块金属板料。如此一来，模具的整体生产效率得到了提高。并且，第二凹模可以作为施重零件压在气体加压间隔板和第一凹模上，提供密封金属板材和气体加压间隔板的压力。
47.8、本发明提供的模具，所述电极均为板状，气体加压间隔板的左右两端分别设置有两个电极，位于气体加压间隔板同一侧的两个电极中间夹装有弹性绝缘件。利用弹性绝缘件，当第一凹模和第二凹模挤压电极时，能够对电极施加弹力，保证电极稳定结合到板料上，避免虚接；同时，弹性绝缘件还能在模具合模过程中提供一定的缓冲力，避免电极与板料之间出现硬性碰撞。
48.9、本发明提供的模具，所述第一凹模和第二凹模的型腔表面设置有绝缘层，所述第一凹模和第二凹模的型腔内还开设有连通型腔和模具外部空气的通气孔。
49.将周圈型面和型腔上都设置绝缘层后，整个模具与金属板料接触的区域将都具有绝缘层。此举可以保证与板料接触的区域内具有相同的硬度和摩擦系数，进而保证板料的成型稳定性。另一方面，此举还可以降低型面的制造难度。
50.10、本发明提供的成型方法，包括以下步骤：s1：将金属板料放置在凹模的周圈型面上，周圈型面的表面具有绝缘涂层；s2：对金属板料通电加热；s3：将气体加压间隔板压在金属板料上；s4：保持气体加压间隔板和凹模对板料的密封压合，向气体加压间隔板中通入高压气体，高压气体通过气体加压间隔板的出气孔充入气体加压间隔板和金属板料之间，利用高压气体的压力将加热后的金属板料吹挤到凹模的型腔内；s5：打开凹模和气体加压间隔板，取下成型后的金属板料。
51.利用上述方法成型金属板料时，金属板料无需提前放到加热设备上加热，也无需进行转运，在模具上即可进行持续的加热，并保持恒温，从而省去了在模具上附加其他的保温措施。因此，上述方法中金属板料的热成型过程得到了更高的安全系数、更低的能源消耗和更加简单的设备需求。
52.综上所述，本发明提供的热成型模具和方法，以及利用该方法和模具生产处的船壳及船，相比传统模具更加节约能源、危险系数低且结构得到了大幅度简化。
附图说明
53.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
54.图1为本发明实施例1中提供的热成型模具的立体图；
55.图2为图1所示模具的爆炸状态立体图；
56.图3为图1所示热成型模具的剖面结构示意图；
57.附图标记说明：
58.1－第一凹模，2－周圈型面，3－型腔，4－绝缘层，5－电极，6－气体加压间隔板，7－喷气嘴，8－第二凹模，9－弹性绝缘件，10－施力构件，12－压边圈，13－板料。
具体实施方式
59.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
60.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
61.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
62.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
63.实施例1：
64.参见图1至图3，为本发明提供的实施例1，本实施例提供了一种用于成型金属板料13的热成型模具，包括第一凹模1、电机和成型组件。所述第一凹模1具有型腔3以及环绕型腔3设置的周圈型面2，周圈型面2和型腔3的表面具有绝缘层4；电极5与金属板料13电连接，适于向金属板料13内通电并加热金属板料13；成型组件在模具处于闭合状态时与周圈型面2相接触并挤压金属板料13，使金属板料13与第一凹模1的型腔3符型。
65.本实施例中，所述成型组件为气体加压间隔板6，气体加压间隔板6为板装，可配合第一凹模1的周圈型面2将板料13压紧，并保持板料13的周圈和气体加压间隔板6的对应区域处于压紧状态。所述气体加压间隔板6具有将金属板料13压紧在第一凹模1的周圈型面2上的压紧面；气体加压间隔板6上朝向金属板料13开设有多个喷气嘴7，多个喷气嘴7设置在气体加压间隔板6上与第一凹模1的型腔3相对应的区域内。使用时，喷气嘴7处喷出作为高压气体的高压空气，高压空气将金属板料13顶起，并最终拉延贴合到第一凹模1的型腔3上完成符型。多个喷气嘴7与同一条气路连通，所述气路开设在气体加压间隔板6内，气路的进气口设置在气体加压间隔板6的侧面，并与高压气体发生装置连通。
66.本实施例中，所述气体加压间隔板6与金属板料13接触的面上具有绝缘层4。第一凹模1的型腔3内也具有绝缘层4。绝缘层4优选为氧化陶瓷涂层，其成分包括但不限于三氧化二铝、碳化硅等
67.本实施例中还包括第二凹模8，与第一凹模1具有类似的结构，所述第二凹模8同样具有型腔3以及环绕型腔3设置的周圈型面2，所述第二凹模8的周圈型面2以及型腔3的表面设置有绝缘层4；所述第二凹模8与第一凹模1分置在气体加压间隔板6的两面，所述第二凹模8适于在模具闭合时与气体加压间隔板6压紧另一块金属板料13，所述气体加压间隔板6朝向第二凹模8的一面开设有朝向第二凹模8开放的喷气嘴7。
68.为了给两块金属板料13通电，所述电极5具有两对，两对电极5分别设置在靠近第
一凹模1和第二凹模8的一面，两对电极5适于分别加热第一凹模1与气体加压间隔板6和第二凹模8与气体加压间隔板6所夹紧的两块金属板料13。所述电极5均为板状，气体加压间隔板6的左右两端分别设置有两个电极5，位于气体加压间隔板6同一侧的两个电极5中间夹装有弹性绝缘件9。利用弹性绝缘件9，当第一凹模1和第二凹模8挤压电极5时，能够对电极5施加弹力，保证电极5稳定结合到板料13上，避免虚接；同时，弹性绝缘件9还能在模具合模过程中提供一定的缓冲力，避免电极5与板料13之间出现硬性碰撞。
69.本实施例中还包括若干个施力构件10，施力构件10的一种形式如图中所示为夹板形式，可以用其将第一凹模1和第二凹模8进行夹持闭合。作为施力构件10的一些替代实施方式，施力构件10还可以是串接在第一凹模1和第二凹模8之间的螺栓，通过螺母的拧紧实现夹紧功能；还可以是液压缸、氮气缸等带有弹力的夹紧形式；还可以利用诸如偏心轮、连杆、配重块等形式实现夹紧效果。
70.施力构件10设置在第一凹模1和第二凹模8的周圈，具有迫使第一凹模1和第二凹模8向气体加压间隔板6压紧的抵接面，所述施力构件适于在模具闭合时为第一凹模1和第二凹模8的闭合提供压力。
71.为了使板料13与第一凹模1或第二凹模8的型腔3中的空气能够在板料13被吹挤符型的过程中顺利的排除，所述第一凹模1和第二凹模8的型腔3内还开设有连通型腔3和模具外部空气的通气孔。
72.上述模具的使用方法，也同时是利用上述模具成型金属板料13的方法包括以下步骤：
73.s1：将两块金属板料13分别放置在第一凹模1的周圈型面2上和气体加压间隔板6的上表面；s2：接通电极5，分别对两块金属板料13通电加热至预定温度；s3：合拢第一凹模1和第二凹模8，安装好施力构件10，第一凹模1、第一块金属板料13、气体加压间隔板6、第二块金属板料13和第二凹模8夹紧；s4：保持气体加压间隔板6和凹模对板料13的密封压合，向气体加压间隔板6中通入高温高压气体(温度约为金属熔点的50％)，高温高压气体通过气体加压间隔板6的喷气嘴7充入气体加压间隔板6和金属板料13之间，利用高温高压气体的压力将加热后的金属板料13吹挤到凹模的型腔3内；s5：打开凹模和气体加压间隔板6，取下成型后的金属板料13。
74.实施例2：
75.本实施例提供了一种船壳，利用实施例1中或实施例2中提供的热成型模具进行拉延成型。但考虑到一体成型的船壳面积通常较大，板料13的成型压力需求更小。现实中也很难找到与之尺寸匹配的冲压机，因此，优先选用实施例1中的热成型模具进行制作。
76.由于本实施例中的船壳是利用实施例1或实施例2中的热成型模具进行拉延成型，因此，本实施例中的船壳在制造过程中更加节约能源、危险系数低且拉延设备的结构得到了大幅度简化。
77.实施例3：
78.本实施例提供了一种船，船壳为实施例3中的船壳。由于本实施例中的船具有上述船壳，因此，本实施例中的船在制造过程中同样具有节约能源、危险系数低且制造设备的结构得到了大幅度简化的优点。
79.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对
于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。