電致塑性旋壓裝置的製作方法
2023-04-26 05:01:51 2
專利名稱：電致塑性旋壓裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是塑性加工中的旋壓成形技術領域，具體涉及一種電致塑性旋壓裝置。
背景技術：
旋壓是塑性加工領域中一項重要的成形工藝技術。傳統的旋壓技術是通過旋輪等工具的進給運動，對隨工具機主軸沿同一軸線作旋轉運動的毛坯加壓使其產生連續的局部塑性變形，從而得到空心迴轉體零件。為了減少加工硬化所帶來的變形抗力增加，現有方法一般是進行熱處理，以保證後續加工的塑性變形能力，降低變形抗力，同時優化組織性能。但是這種方法面臨一些問題，因為有些材料本身的性質就決定了其不適於進行熱處理，比如一些高比重合金材料退火存在脆性，塑性指標有所提高的同時強度和硬度卻明顯降低，且熱處理可能造成退火的均勻性差，加熱時間長，能耗相對較大。
通過金屬塑性變形的微觀機理可知，塑性變形的實質是大量位錯的產生和運動， 由於位錯的運動和相互間的作用，在塑性變形中將產生位錯的纏結和位錯與第二相及晶體缺陷的反應等現象，從而阻礙位錯的運動，形成加工硬化，使得塑性變形難以繼續。電致塑性效應是指材料在運動電子(電流或電場)作用下，變形抗力急劇下降，塑性明顯提高的現象。因此在金屬塑性加工過程中，在金屬變形方向上施以高密度電流，從而在金屬內部形成電子風，電子風作用於金屬推動其位錯的運動並克服運動中的障礙，減輕了金屬的加工硬化現象所產生的影響，使其成形性能大大提高。
因此，本領域的技術人員致力於開發一種在旋壓加工的過程中利用金屬的電致塑性效應來改善其成形性能的裝置。發明內容
本發明為了解決現有熱處理技術可能產生的問題，提供一種電致塑性旋壓裝置， 通過引入金屬材料的電致塑性效應，增加旋壓坯料的延展性，降低旋壓過程中的塑性變形抗力，使得一些塑性較差或是不適於進行熱處理的材料能夠旋壓成形，另一方面，對於旋壓坯料採取的是局部通電處理，與旋壓局部塑性變形的特點相符合，相較於熱處理，能夠降低成本與能源損耗。
為實現上述目的，本發明提供了一種電致塑性旋壓裝置，包括兩個或多個通電裝置，該通電裝置與旋輪處於同一平面，且位於旋輪的同一側，所述通電裝置相對旋輪固定並可隨所述旋輪同步運動，該通電裝置與脈衝電源相連，當旋輪對坯料加壓時，該通電裝置與坯料接觸並向其傳導連續的電脈衝。這樣的結構能夠保證在旋輪的整個運動過程中始終有相應區域受到電脈衝處理，如果通電裝置與旋輪處於同一平面且分布在旋輪的兩側，當旋壓坯料較小而旋輪較大時在結構上較難實現，如果通電裝置與旋輪不處於同一平面，相互平行且分布於旋輪的兩側，則在加工過程中邊緣區域得不到電脈衝處理。
在本發明的較佳實施方式中，通電裝置可固定在旋輪架上。
在本發明的另一較佳實施方式中，通電裝置的形狀可為與旋輪同心地布置的圓弧形，其橫截面為圓形。在本發明的進一步實施方式中，通電裝置包括絕緣外殼、以及位於外殼內的導電棒和彈簧，該導電棒在位於其後的彈簧的作用下，在對坯料通電時，與坯料緊密接觸。在本發明的進一步實施方式中，導電棒的端部可為半球形。還提供了一種用於上述的電致塑性旋壓裝置的電致塑性旋壓方法，包括如下步驟A)將坯料在加工位置固定放置；B)坯料隨工具機主軸轉動，旋輪開始作徑向的進給運動；C)當旋輪對所述坯料加壓時，通電裝置與坯料接觸並向其傳導電流。本發明裝置工作時，先將坯料在加工位置固定放置，啟動旋輪開始做徑向的進給運動，同時給通電裝置通以連續電脈衝，通電裝置通過導線連接到導電棒給坯料通電，而底部的彈簧能夠保證通電裝置始終與坯料緊密接觸，減少電火花的產生；由於通電裝置與旋輪距離相近分布於旋輪的一側，能夠對即將受到塑性變形的區域進行電脈衝處理，一定範圍內的材料變形抗力降低，較易發生塑性變形。本發明相比現有技術具有以下優點本發明利用材料的電致塑性效應，通過在旋壓加工的過程中對材料施加電流，使得材料更易發生塑性變形，降低了旋壓過程中的塑性變形抗力，使得一些塑性較差或是不適於進行熱處理的材料能夠旋壓成形，同時在成本和能源損耗上比熱處理低，局部通電的方式也保證了整體上的均勻性，且沒有熱處理退火的時間，在效率上大大提高。以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地了解本發明的目的、特徵和效果。
圖1是本發明的電致塑性旋壓裝置的一個較佳實施例的正視圖。圖2是圖1所示實施例的側視圖。圖3是圖1所示實施例中通電裝置的局部剖面圖。
具體實施例方式下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。實施例1如圖1所示，本實施例包括主軸1，旋輪2，坯料3，通電裝置4，脈衝電源5，彈簧 6，導電棒7，旋壓架8和導線9，其中，外部脈衝電源5通過導線9與通電裝置4連接，兩個通電裝置4分別連接脈衝電源5的正負極。如圖2所示，通電裝置4共有兩個，在旋輪2的一側分布，與旋輪2處在同一平面， 其外形為半圓形，半圓的圓心與旋輪2的圓心重合，且兩個通電裝置4均固定於旋輪架8上使其能夠與旋輪2保持同步運動。
如圖3所示，通電裝置4的外殼絕緣，其內部有一根導電棒7，導電棒7的頭部呈半球形，使其能夠在壓力下與坯料3形成面接觸，導電棒7能夠傳導連續電脈衝，通電裝置 4內的彈簧6作用於導電棒7，使其能夠與加工坯料3緊密接觸。
本實施例中的待加工坯料為鎂合金AZ31，呈圓形，直徑為1200mm，厚度為2mm，，連續脈衝電源輸出脈衝電流的工藝參數為峰值電流為1000A，頻率300HZ，脈寬40 μ s，佔空比 10%。
旋壓開始前先將坯料3固定放置在加工位置上，隨著主軸1的轉動旋輪2開始做徑向的進給運動，同時啟動脈衝電源5給通電裝置4通以連續電脈衝，通電裝置4中的導電棒7將電脈衝引入到加工區域，彈簧6的壓緊能夠保證緊密的面接觸，減少電火花產生。通電裝置4與旋輪2距離相近分布於旋輪2的一側，能夠對即將受到塑性變形的區域進行電脈衝處理，造成一定範圍內的材料變形抗力降低較易發生塑性變形，使得旋壓加工能夠比較順利地完成。
實施例2
本實施例子中的待加工坯料為鎢銅難熔合金，呈圓形，直徑為1100mm，厚度為 1.5mm，連續脈衝電源輸出脈衝電流的工藝參數為峰值電流為2000A，頻率300HZ，脈寬 40 μ s,佔空比10%。
本實施例與實施例1的其他實施方式相同。
以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍內。
權利要求
1.一種電致塑性旋壓裝置，包括兩個或多個通電裝置，所述通電裝置與所述旋輪處於同一平面，且位於所述旋輪的同一側，所述通電裝置相對所述旋輪固定並可隨所述旋輪同步運動，所述的通電裝置與脈衝電源相連，當所述旋輪對坯料加壓時，所述通電裝置與所述坯料接觸並向其傳導連續的電脈衝。
2.如權利要求1所述的電致塑性旋壓裝置，其特徵在於，所述的通電裝置固定在旋輪1 ο
3.如權利要求2所述的電致塑性旋壓裝置，其特徵在於，所述通電裝置的形狀為與所述旋輪同心地布置的圓弧形，其橫截面為圓形。
4.如權利要求3所述的電致塑性旋壓裝置，其特徵在於，所述通電裝置包括絕緣外殼、 以及位於所述外殼內的導電棒和彈簧，所述的導電棒在位於其後的所述彈簧的作用下，在對所述坯料通電時，與所述坯料緊密接觸。
5.如權利要求4所述的電致塑性旋壓裝置，其特徵在於，所述導電棒的端部為半球形。
6.一種用於如權利要求1-5中任意一個所述的電致塑性旋壓裝置的電致塑性旋壓方法，包括如下步驟A)將所述坯料在加工位置固定放置；B)所述坯料隨工具機主軸轉動，所述旋輪開始作徑向的進給運動；C)當所述旋輪對所述坯料加壓時，所述通電裝置與所述坯料接觸並向其傳導電流。
全文摘要
本發明提供了一種電致塑性旋壓裝置，包括兩個或多個通電裝置，該通電裝置與旋輪處於同一平面，且位於旋輪的同一側，所述通電裝置相對旋輪固定並可隨所述旋輪同步運動，該通電裝置與脈衝電源相連，當旋輪對坯料加壓時，該通電裝置與坯料接觸並向其傳導連續的電脈衝。還提供了一種用於上述的電致塑性旋壓裝置的電致塑性旋壓方法，包括如下步驟A)將坯料在加工位置固定放置；B)坯料隨工具機主軸轉動，旋輪開始作徑向的進給運動；C)當旋輪對所述坯料加壓時，通電裝置與坯料接觸並向其傳導電流。
文檔編號B21D22/14GK102489575SQ20111039420
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月1日 優先權日2011年12月1日
發明者呂智, 李奧, 沈耀, 金學軍, 馬佳偉 申請人:上海交通大學