本技术涉及铝合金的加工，具体涉及一种铝合金板材超塑性成形模具及成形方法。
背景技术：
1、超塑性是指在特定内部条件和外部环境下，金属材料在断裂前表现出极低的变形抗力、超常的均匀塑性变形能力的现象，具体的内部条件为晶粒尺寸小于10微米、晶粒等轴化及晶粒稳定化，外部环境为温度一般在0.5tm以上，tm为材料熔点的绝对温度，变形速率在10-4～10-2s-1范围内。
2、铝合金板材是一种重量轻、高度可塑性的材质，常用于生产服务器机箱等电子产品外壳。采用超塑性技术加工铝合金，即利用材料的超塑性在惰性气体压力作用下成形的一种板材塑性加工方法。
3、在一些相关技术中，超塑性加工板材需要较高的成形温度，目前常采用电阻炉加热，通过热辐射和热传导将热量传递给模具和板料，热量的有效利用率低；热量利用率低同时带来了加工时间较长，模具也长时间处于高温状态下，表面容易产生氧化，影响模具使用寿命；并且，加工周期延长，同时整个超塑胀形过程全程无补料，仅依靠壁厚减薄获得产品形状，容易造成产品局部壁厚减薄严重，产品厚度均匀性差，继而影响产品的质量。
技术实现思路
1、为了解决上述背景技术中提到的至少一个问题，本技术提供了一种铝合金板材超塑性成形模具及成形方法，采用电脉冲加热，提高升温速率，降低铝合金板材的氧化程度，从而提高产品的结构强度，预先进行热拉伸实现大部分材料预变形补料，提升产品的形状稳定性，确保产品厚度的均匀性。
2、本技术实施例提供的具体技术方案如下：
3、第一方面，提供一种铝合金板材超塑性成形模具，包括升降机构、具有热拉深刚性冲头的上模和具有凹模腔的下模；
4、所述升降机构连接于所述上模的一端，带动所述上模沿与所述下模的相对方向运动，以实现所述上模与所述下模的合模或者分模；
5、所述下模上承载有铝合金板材，所述铝合金板材的两端分别夹持有至少一个电极夹板，所述电极夹板与外部电源系统连通，以对所述铝合金板材进行加热；
6、所述上模上开设有上模通气孔，所述下模上开设有下模通气孔，所述上模通气孔和所述下模通气孔均与外部气源系统连通。
7、在一个具体的实施例中，还包括压力机设备，所述压力机设备包括上工作台和下工作台，所述上工作台的一侧与所述升降机构连接，另一侧与所述上模连接，所述下模安装在所述下工作台上。
8、在一个具体的实施例中，所述铝合金板材的上下两侧面分别贴设有云母绝缘垫片。
9、第二方面，提供一种基于如上所述的铝合金板材超塑性成形模具的成形方法，所述方法包括：
10、将待加工的铝合金板材置于下模上，调节两个电极夹板分别夹持在所述铝合金板材的两端；
11、打开外部电源系统供电，加热所述铝合金板材至预设温度；
12、调节所述升降结构带动所述上模向靠近所述下模方向运动，直至所述上模和所述下模合模；
13、打开外部气源系统，通过所述下模通气孔向所述铝合金板材与所述凹模腔之间加压，直至所述铝合金板材与所述热拉深刚性冲头贴合；
14、第一次泄压，并打开外部气源系统，通过所述上模通气孔向所述热拉深刚性冲头与所述铝合金板材之间加压，直至所述铝合金板材与所述凹模腔贴合；
15、第二次泄压，得到铝合金成形件。
16、在一个具体的实施例中，在将待加工的铝合金板材置于下模上之前，还包括：对所述铝合金板材的两个被夹持端部进行打磨处理；向所述铝合金板材的两侧表面分别喷涂水基石墨。
17、在一个具体的实施例中，调节所述上模和所述下模合模后，还包括：调节所述压力机设备的上工作台继续向所述下工作台靠近，以实现所述上模与所述下模贴紧；调节所述升降结构带动所述上模向靠近所述下模方向运动速度为2mm/s～5mm/s；
18、优选地，调节所述升降结构带动所述上模向靠近所述下模方向运动速度为2mm/s～3mm/s。
19、在一个具体的实施例中，所述方法还包括：所述加热所述铝合金板材至预设温度，并保温第一预设时间；
20、优选地，所述预设温度为400℃～500℃；
21、优选地，所述预设温度为420℃～480℃；
22、优选地，所述第一预设时间为2min～8min；
23、优选地，所述第一预设时间为3min～5min。
24、在一个具体的实施例中，通过所述下模通气孔向所述铝合金板材与所述凹模腔之间加压至气胀压力为1mpa～3mpa；
25、优选地，通过所述下模通气孔向所述铝合金板材与所述凹模腔之间加压至气胀压力为1.8mpa～2.2mpa；
26、加压至所述铝合金板材与所述热拉深刚性冲头贴合，并保压3min～12min；
27、优选地，加压至所述铝合金板材与所述热拉深刚性冲头贴合，并保压5min～10min；
28、通过所述上模通气孔向所述热拉深刚性冲头与所述铝合金板材之间加压至气胀压力为1mpa～3mpa；
29、优选地，通过所述上模通气孔向所述热拉深刚性冲头与所述铝合金板材之间加压至气胀压力为1.8mpa～2.2mpa；
30、加压至所述铝合金板材与所述凹模腔贴合，并保压10min～30min；
31、优选地，加压至所述铝合金板材与所述凹模腔贴合，并保压20min～30min。
32、在一个具体的实施例中，所述方法还包括：所述外部气源系统内的气源为惰性气体；
33、优选地，所述惰性气体包括氮气、氦气、氩气、氖气、氪气、氙气中的一种或者多种；
34、第二次卸载气压至0.01mpa～0.3mpa；
35、优选地，第二次卸载气压至0.18mpa～0.22mpa。
36、在一个具体的实施例中，进行所述第二次泄压后，所述方法还包括：冷却所述铝合金成形件至室温，并取出所述铝合金成形件，对所述铝合金成形件进行余料切除；对切除余料后的所述铝合金成形件的内外表面分别进行砂纸打磨处理、角磨机打磨处理、去毛边处理；
37、其中，切除余料后的所述铝合金成形件边缘保留的打磨余量为1mm～4mm
38、优选地，切除余料后的所述铝合金成形件边缘保留的打磨余量为2mm～3mm。
39、本技术实施例具有如下有益效果：
40、1.本技术实施例提供的通过电脉冲加热，通过施加高密度电流，使得铝合金板材产生焦耳热效应和电致塑性效应，从而实现铝合金板材短时快速加热，提高升温效率。
41、2.通过热拉深刚性冲头在铝合金板材加热到预设温度后，预先进行热拉深使部分材料预先流入凹模腔进行储料，本方案通过打开外部气源系统，通过下模通气孔向铝合金板材和凹模腔之间充气加压，铝合金板材气胀变形直至铝合金板材与热拉深刚性冲头贴合，并保压一定时间，泄压后，通过上模通气孔向热拉深刚性冲头和铝合金板材之间充气加压，直至铝合金板材与凹模腔紧密贴合，并保压一定时间，从而得到铝合金成形件，通过超塑性气胀成形可解决传统成形加工过程中的壁厚分布不均，提升产品的形状稳定性，确保产品厚度的均匀性。
42、3.通过设置热拉深刚性冲头，预先进行热拉深实现大部分材料预变形补料，最终产品少量的局部复杂特征区及难成形区通过贴模性能优异的超塑胀形技术实现高品质贴模，避免传统超塑胀形技术仅依靠铝合金板材壁厚减薄获得形状而带来的壁厚过度减薄情况，提升形状稳定性，改善产品整体性能。另外通过设计热拉深刚性冲头，可利用压力机设备实现前期热拉深阶段的成形速度控制，加快前期变形速度，缩短产品成形总时间。同时上模刚性冲头占据型腔空间，减少气体填充体积，减少可超塑变形的空间，减少超塑变形量，降低对材料超塑变形能力的要求，避免采用昂贵的超塑细晶板料，也无需进行晶粒细化预处理，使得普通工业态铝合金满足成形需求。
43、4.通在热拉深刚性冲头型面设计反向预气胀成形型腔，使部分材料预先流入该型腔进行储料，分散变形，此后进行正向终气胀成形以得到所需产品，可通过调控反向预气胀成形型腔的结构参数，从而以获得更优化的材料分配流动趋势及壁厚分布形式，实现材料的按需分配，提高材料利用率，提高壁厚均匀度，改善机械性能。
1.一种铝合金板材超塑性成形模具，其特征在于，包括：升降机构(1)、具有热拉深刚性冲头的上模(4)和具有凹模腔(12)的下模(8)；
2.根据权利要求1所述的铝合金板材超塑性成形模具，其特征在于，还包括压力机设备，所述压力机设备包括上工作台(2)和下工作台(10)，所述上工作台(2)的一侧与所述升降机构(1)连接，另一侧与所述上模(4)连接，所述下模(8)安装在所述下工作台(10)上。
3.根据权利要求1或者2所述的铝合金板材超塑性成形模具，其特征在于，所述铝合金板材(5)的上下两侧面分别贴设有云母绝缘垫片(6)。
4.一种基于权利要求1～3中任一项所述的铝合金板材超塑性成形模具的成形方法，其特征在于，所述方法包括：
5.根据权利要求4所述的铝合金板材超塑性成形方法，其特征在于，在将待加工的铝合金板材(5)置于下模(8)上之前，还包括：
6.根据权利要求4或者5所述的铝合金板材超塑性成形方法，其特征在于，调节所述上模(4)和所述下模(8)合模后，还包括：
7.根据权利要求4或者5所述的铝合金板材超塑性成形方法，其特征在于，所述方法还包括：
8.根据权利要求4或者5所述的铝合金板材超塑性成形方法，其特征在于，通过所述下模通气孔(9)向所述铝合金板材(5)与所述凹模腔(12)之间加压至气胀压力为1mpa～3mpa；
9.根据权利要求4或者5所述的铝合金板材超塑性成形方法，其特征在于，所述方法还包括：
10.根据权利要求4或者5所述的铝合金板材超塑性成形方法，其特征在于，进行所述第二次泄压后，所述方法还包括：
