專利名稱：電致塑性旋壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是塑性加工中的旋壓成形技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電致塑性旋壓裝置。
背景技術(shù)：
旋壓是塑性加工領(lǐng)域中一項(xiàng)重要的成形工藝技術(shù)。傳統(tǒng)的旋壓技術(shù)是通過旋輪等工具的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，對(duì)隨機(jī)床主軸沿同一軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的毛坯加壓使其產(chǎn)生連續(xù)的局部塑性變形，從而得到空心回轉(zhuǎn)體零件。為了減少加工硬化所帶來的變形抗力增加，現(xiàn)有方法一般是進(jìn)行熱處理，以保證后續(xù)加工的塑性變形能力，降低變形抗力，同時(shí)優(yōu)化組織性能。但是這種方法面臨一些問題，因?yàn)橛行┎牧媳旧淼男再|(zhì)就決定了其不適于進(jìn)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(biāo)有所提高的同時(shí)強(qiáng)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(shí)間長(zhǎng)，能耗相對(duì)較大。
通過金屬塑性變形的微觀機(jī)理可知，塑性變形的實(shí)質(zhì)是大量位錯(cuò)的產(chǎn)生和運(yùn)動(dòng)， 由于位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)和相互間的作用，在塑性變形中將產(chǎn)生位錯(cuò)的纏結(jié)和位錯(cuò)與第二相及晶體缺陷的反應(yīng)等現(xiàn)象，從而阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，形成加工硬化，使得塑性變形難以繼續(xù)。電致塑性效應(yīng)是指材料在運(yùn)動(dòng)電子(電流或電場(chǎng))作用下，變形抗力急劇下降，塑性明顯提高的現(xiàn)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(nèi)部形成電子風(fēng)，電子風(fēng)作用于金屬推動(dòng)其位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)并克服運(yùn)動(dòng)中的障礙，減輕了金屬的加工硬化現(xiàn)象所產(chǎn)生的影響，使其成形性能大大提高。
因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種在旋壓加工的過程中利用金屬的電致塑性效應(yīng)來改善其成形性能的裝置。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有熱處理技術(shù)可能產(chǎn)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(yīng)，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于進(jìn)行熱處理的材料能夠旋壓成形，另一方面，對(duì)于旋壓坯料采取的是局部通電處理，與旋壓局部塑性變形的特點(diǎn)相符合，相較于熱處理，能夠降低成本與能源損耗。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種電致塑性旋壓裝置，包括兩個(gè)或多個(gè)通電裝置，該通電裝置與旋輪處于同一平面，且位于旋輪的同一側(cè)，所述通電裝置相對(duì)旋輪固定并可隨所述旋輪同步運(yùn)動(dòng)，該通電裝置與脈沖電源相連，當(dāng)旋輪對(duì)坯料加壓時(shí)，該通電裝置與坯料接觸并向其傳導(dǎo)連續(xù)的電脈沖。這樣的結(jié)構(gòu)能夠保證在旋輪的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中始終有相應(yīng)區(qū)域受到電脈沖處理，如果通電裝置與旋輪處于同一平面且分布在旋輪的兩側(cè)，當(dāng)旋壓坯料較小而旋輪較大時(shí)在結(jié)構(gòu)上較難實(shí)現(xiàn)，如果通電裝置與旋輪不處于同一平面，相互平行且分布于旋輪的兩側(cè)，則在加工過程中邊緣區(qū)域得不到電脈沖處理。
在本發(fā)明的較佳實(shí)施方式中，通電裝置可固定在旋輪架上。
在本發(fā)明的另一較佳實(shí)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(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式中，通電裝置包括絕緣外殼、以及位于外殼內(nèi)的導(dǎo)電棒和彈簧，該導(dǎo)電棒在位于其后的彈簧的作用下，在對(duì)坯料通電時(shí)，與坯料緊密接觸。在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式中，導(dǎo)電棒的端部可為半球形。還提供了一種用于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)坯料隨機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，旋輪開始作徑向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；C)當(dāng)旋輪對(duì)所述坯料加壓時(shí)，通電裝置與坯料接觸并向其傳導(dǎo)電流。本發(fā)明裝置工作時(shí)，先將坯料在加工位置固定放置，啟動(dòng)旋輪開始做徑向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，同時(shí)給通電裝置通以連續(xù)電脈沖，通電裝置通過導(dǎo)線連接到導(dǎo)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(chǎn)生；由于通電裝置與旋輪距離相近分布于旋輪的一側(cè)，能夠?qū)磳⑹艿剿苄宰冃蔚膮^(qū)域進(jìn)行電脈沖處理，一定范圍內(nèi)的材料變形抗力降低，較易發(fā)生塑性變形。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明利用材料的電致塑性效應(yīng)，通過在旋壓加工的過程中對(duì)材料施加電流，使得材料更易發(fā)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于進(jìn)行熱處理的材料能夠旋壓成形，同時(shí)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(shí)間，在效率上大大提高。以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。


圖1是本發(fā)明的電致塑性旋壓裝置的一個(gè)較佳實(shí)施例的正視圖。圖2是圖1所示實(shí)施例的側(cè)視圖。圖3是圖1所示實(shí)施例中通電裝置的局部剖面圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例1如圖1所示，本實(shí)施例包括主軸1，旋輪2，坯料3，通電裝置4，脈沖電源5，彈簧 6，導(dǎo)電棒7，旋壓架8和導(dǎo)線9，其中，外部脈沖電源5通過導(dǎo)線9與通電裝置4連接，兩個(gè)通電裝置4分別連接脈沖電源5的正負(fù)極。如圖2所示，通電裝置4共有兩個(gè)，在旋輪2的一側(cè)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(gè)通電裝置4均固定于旋輪架8上使其能夠與旋輪2保持同步運(yùn)動(dòng)。
如圖3所示，通電裝置4的外殼絕緣，其內(nèi)部有一根導(dǎo)電棒7，導(dǎo)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(dǎo)電棒7能夠傳導(dǎo)連續(xù)電脈沖，通電裝置 4內(nèi)的彈簧6作用于導(dǎo)電棒7，使其能夠與加工坯料3緊密接觸。
本實(shí)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(xù)脈沖電源輸出脈沖電流的工藝參數(shù)為峰值電流為1000A，頻率300HZ，脈寬40 μ s，占空比 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(zhuǎn)動(dòng)旋輪2開始做徑向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)脈沖電源5給通電裝置4通以連續(xù)電脈沖，通電裝置4中的導(dǎo)電棒7將電脈沖引入到加工區(qū)域，彈簧6的壓緊能夠保證緊密的面接觸，減少電火花產(chǎn)生。通電裝置4與旋輪2距離相近分布于旋輪2的一側(cè)，能夠?qū)磳⑹艿剿苄宰冃蔚膮^(qū)域進(jìn)行電脈沖處理，造成一定范圍內(nèi)的材料變形抗力降低較易發(fā)生塑性變形，使得旋壓加工能夠比較順利地完成。
實(shí)施例2
本實(shí)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(xù)脈沖電源輸出脈沖電流的工藝參數(shù)為峰值電流為2000A，頻率300HZ，脈寬 40 μ s,占空比10%。
本實(shí)施例與實(shí)施例1的其他實(shí)施方式相同。
以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電致塑性旋壓裝置，包括兩個(gè)或多個(gè)通電裝置，所述通電裝置與所述旋輪處于同一平面，且位于所述旋輪的同一側(cè)，所述通電裝置相對(duì)所述旋輪固定并可隨所述旋輪同步運(yùn)動(dòng)，所述的通電裝置與脈沖電源相連，當(dāng)所述旋輪對(duì)坯料加壓時(shí)，所述通電裝置與所述坯料接觸并向其傳導(dǎo)連續(xù)的電脈沖。
2.如權(quán)利要求1所述的電致塑性旋壓裝置，其特征在于，所述的通電裝置固定在旋輪1 ο
3.如權(quán)利要求2所述的電致塑性旋壓裝置，其特征在于，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(quán)利要求3所述的電致塑性旋壓裝置，其特征在于，所述通電裝置包括絕緣外殼、 以及位于所述外殼內(nèi)的導(dǎo)電棒和彈簧，所述的導(dǎo)電棒在位于其后的所述彈簧的作用下，在對(duì)所述坯料通電時(shí)，與所述坯料緊密接觸。
5.如權(quán)利要求4所述的電致塑性旋壓裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電棒的端部為半球形。
6.一種用于如權(quán)利要求1-5中任意一個(gè)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)所述坯料隨機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述旋輪開始作徑向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；C)當(dāng)所述旋輪對(duì)所述坯料加壓時(shí)，所述通電裝置與所述坯料接觸并向其傳導(dǎo)電流。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電致塑性旋壓裝置，包括兩個(gè)或多個(gè)通電裝置，該通電裝置與旋輪處于同一平面，且位于旋輪的同一側(cè)，所述通電裝置相對(duì)旋輪固定并可隨所述旋輪同步運(yùn)動(dòng)，該通電裝置與脈沖電源相連，當(dāng)旋輪對(duì)坯料加壓時(shí)，該通電裝置與坯料接觸并向其傳導(dǎo)連續(xù)的電脈沖。還提供了一種用于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)坯料隨機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，旋輪開始作徑向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；C)當(dāng)旋輪對(duì)所述坯料加壓時(shí)，通電裝置與坯料接觸并向其傳導(dǎo)電流。
文檔編號(hào)B21D22/14GK102489575SQ20111039420
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者呂智, 李?yuàn)W, 沈耀, 金學(xué)軍, 馬佳偉 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)