[發明專利]金屬成型方法及裝置

無效

• 申請號: 00803335.8
• 申請日: 2000-02-01
• 公開（公告）號: CN1338978A
• 公開（公告）日: 2002-03-06
• 發明（設計）人: 沃爾特·澤勒
• 申請（專利權）人: 沃爾特·澤勒
• 主分類號: B21J5/08
• 分類號: B21J5/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 趙辛

技術領域

本發明涉及一種金屬加工方法，尤其是用于金屬工件如管、線或型材的一種鍛壓方法，以及涉及一種鍛壓裝置。

背景技術

根據現有技術，通常以下列方式進行厚度壓縮，即一個管子或金屬型材當前具有最大壁厚，其厚度將通過適當的鍛壓或鍛打在所需位置上使厚度減小。這種鍛壓或鍛打從最厚的截面開始，因此是一種高成本的方法-尤其是當管子或型材需壓縮的部分比它的其余部分小時。迄今使型材通過直接鍛壓來壓縮厚度的各種嘗試均未成功。使管子或桿壓縮厚度的嘗試經常引起：在鍛壓的開始階段上型材的側面就已展寬或斷裂，其中將引起裹圍及上沖斷層。此外，由此將產生變形材料的一種不均勻的晶體結構，這對于穩定性是不希望的。在此情況下型材上會形成如象鼻上那樣的皺紋。

還作出嘗試來解決皺紋形成現象，其中將工件放置在具有不同構型的各個鍛模級中，這純粹是一種高成本的方法。

發明概述

因此本發明的任務在于，提供一種金屬加工方法，通過它可快速且經濟地在管子、桿或其它型材中形成厚度的壓縮。

現在發現，在管、桿或另外型材中所需加工位置可通過鍛壓這樣來壓縮，即待鍛壓的工件在虎克區域中被預壓，及工件用鍛錘脈沖地加工。通過鍛錘的脈沖使工件的材料從虎克區域短時地過渡到塑性區域。脈沖的作用在于使鍛壓區域中的材料形成流動，由此使鍛壓空間被填入一些；接著鍛錘運動，壓力下降，由此使工件又返回到結晶狀態，但總是處于預壓力作用下。接著在工件上施加另一周期性鍛壓脈沖，其中又過渡到塑性區域及發生再結晶。通過該方式可以得到具有均勻結構的均勻壓縮的型材。

相應地，本發明的主題是根據權利要求1確定的鍛壓方法及根據權利要求10確定的鍛壓裝置。

根據本發明的方法被稱為“脈動鍛壓”。其中重要的是，產生的推進力被這樣引導，即它僅作用到鍛壓空間中及僅用于轉移材料。

為此需要，待鍛壓的型材在鍛壓空間中是自由的及其余部分被這樣地保持，即在鍛壓空間以外的力被均衡分布或對工件壁無作用。通過控制的壓力比將使材料的溫度升高。為此輸入的能量必需在夾持的空間中被相應地排出，由此使過渡區域不混淆及材料不會無控制地展寬。

在實際的鍛壓過程前，待變形的材料必需用相應的液體壓力預壓，由此使脈沖壓力可正確起作用。最好預壓發生在一個區域中，該區域處于過渡到塑性區域的緊前面。因此在預壓狀態中的材料總是處于彈性區域中。通過適當措施在整個鍛壓過程中維持預壓力，即待加工的材料在各個脈沖之間仍處于預壓力下。有利的是，被鍛壓的材料，尤其是大型材在流動狀態緊前面被預熱。輸入的能量及頻率將根據布里淵(Brillouin)(第一布里淵區域)來確定。最好在鍛壓空間中通過微波來局部預熱。在薄型材的情況下可不用預熱。壓力脈沖僅用于預壓及預熱的材料上，其中待鍛壓的材料被過渡到流動狀態。通過材料變軟壓力活塞可向前移動及降低壓力；由此材料可再結晶。材料的預壓力在各個壓力脈沖之間出現。它可這樣地實現：對于力的產生可使用包括兩個液壓泵的液壓系統，即一個用于產生預壓力-如40巴(4×10⁶Pa)-的預壓泵及一個用于產生壓力至700巴(7×10⁷Pa)的小脈沖泵。該泵到活塞(脈動活塞)的導管中必需設有止回閥。

為了將壓力脈沖作用與鍛錘最好使用液壓系統。在此情況下，脈沖從液壓或脈動活塞傳遞到鍛錘上。將用油使脈動活塞向待鍛壓的材料運動，然后這樣地增加壓力，即受壓的油在工件中引起所需的預壓力。泵及脈動活塞之間的導管設計成無彈性的及對脈沖頻率無反射的。對受壓油上的壓力脈沖例如用頻率調節的活塞控制來調制，由此可使脈沖從液壓活塞向鍛錘無阻尼地進行傳遞(液壓油的壓縮率約為10^-6)。

鍛壓周期將根據虎克定律來確定，由此它確定了脈動頻率的第一半個周期。對于第二半周期僅控制：現有的時間對于再結晶是否夠用。通過該方法脈沖頻率總是由材料來確定。在鍛壓區域中材料最后去壓力后，該材料總是處于虎克區域、即被預壓力作用。應該指出，材料通過在鍛壓區域中抽去鍛錘可以減壓，因為否則可在鍛壓區域附近出現不希望有的壓縮。

附圖簡述

以下將借助附圖來詳細地描述本發明。附圖為：

圖1：用于實施本發明方法的一個鍛壓裝置的截面圖，其中為鍛壓過程前的狀態；

圖2：與圖1中相同的鍛壓裝置，但表示鍛壓過程后的狀態；

圖3：鍛壓裝置的一個替換實施形式，即用于實施根據本發明方法的頭端鍛壓裝置，它用于另一種材料或產品；

圖4：脈動活塞上液壓泵的布置；

圖5：鍛壓過程的壓力-行程曲線圖；