[發明專利]電流自阻加熱成形鋁基復合材料薄壁零件方法

無效

• 申請號: 201010205200.2
• 申請日: 2010-06-22
• 公開（公告）號: CN101845606A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發明（設計）人: 王國峰;張凱鋒
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張果瑞

技術領域

本發明涉及電流自阻加熱成形鋁基復合材料薄壁零件方法，屬于熱加工領域。

背景技術

顆粒增強鋁基復合材料具有高強度、高硬度、低密度等優點，在高技術領域有很多應用，但是，該材料塑性較差，采用常規的拉伸成形工藝難以成形，必須采用熱成形。如果采用傳統的坯料加熱，薄壁零件的壞料散熱快，溫度不均勻，成形質量不穩定；采用模具整體加熱即將模具與坯料一起放入爐體內共同進行加熱，可以提高成形質量，但是，一般情況下，模具的體積要遠遠大于待成形坯料的體積，也就是說在共同加熱的過程中，絕大部分的熱量都施加在了模具上。據估算，通常情況下，超塑性成形所消耗的熱量中，僅有不到5%的熱量用在了坯料超塑性變形上，其余都消耗在了模具、壓頭、導氣管等其它部件上，因此在傳統超塑性氣脹成形工藝中，熱量的有效利用率很低，勢必造成極大的能源浪費。而且在傳統工藝的加熱過程中，模具與坯料接收熱量的方式主要是熱輻射與熱傳導，熱量傳輸速度較慢，為了使坯料達到均勻、較高超塑性成形溫度，加熱時間往往要很長，根據工藝的不同一般可達1至數小時，因此這種加熱方式的加熱效率也很低，生產效率很低，難以適應批量生產的要求。

發明內容

本發明目的是為了解決對顆粒增強鋁基復合材料進行拉伸成形時，如只加熱坯料，則薄壁零件的成形質量差；如連同模具一起加熱，則熱量利用率低，浪費了大量能源的問題，提供了一種電流自阻加熱成形鋁基復合材料薄壁零件方法。

本發明方法所使用成形裝置包括電源、模具、上電極夾板、下電極夾板和紅外測溫儀，

模具包括上模和下模，模具上設置有壓邊圈，在壓邊圈外側設置一對位置上下對應的上電極夾板和下電極夾板，上電極夾板和下電極夾板所夾的兩個電極的分別連接在電源的兩端上，上電極夾板和下電極夾板與模具之間保持絕緣，

電流自阻加熱成形鋁基復合材料薄壁零件方法包括以下步驟：

步驟一、將所述成形裝置放置于壓力機上，并將待成形坯料的外邊緣置于上電極夾板和下電極夾板之間；

步驟二、壓力機通過液壓系統加壓給上電極夾板，使得上電極夾板和下電極夾板夾緊待成形坯料的外邊緣，并接通電源，上電極夾板和下電極夾板所夾兩個電極、電源和待成形坯料形成通電回路，給待成形坯料加熱；

步驟三、通過紅外測溫儀實時測量待成形坯料的溫度，并依據測量到的溫度實時調整電源的輸出電流參數，以使待成形坯料的加熱速度達到5～20℃/s，電源輸出的電流參數為：電壓為4V～10V、電流為1000A～20000A；

步驟四、當待成形坯料的溫度達到350℃～450℃時，壓力機撤掉對上電極夾板的壓力，壓力機通過液壓系統加壓給壓邊圈加壓，使得壓邊圈將待成形坯料的邊緣緊壓在下模上；

步驟五、通過壓力機施壓，使上模受壓下行，上模的壓頭將待成形坯料壓入下模的型腔中，使待成形坯料發生塑性變形，經彎曲、拉伸、貼模變形階段使待成形坯料與下模的內表面貼合，完成待成形坯料的塑性成形過程。

本發明的優點：由于是利用電流流經坯料所產生的焦耳電阻熱直接對坯料本身進行加熱，對坯料本身加熱并使其溫度保持在熱成形溫度范圍內，然后通過加壓裝置對坯料施加一定的壓力，使其在模具型腔中發生塑性變形。所以不僅避免了傳統超塑性成形工藝中整體式加熱消耗在模具等其它部件上的熱量損失，而且使得加熱過程非常迅速、坯料內部溫度分布非常均勻，極大地提高了能量的利用率與加熱的效率。此外，由于坯料到溫后可以立即進行成形，溫度均勻，有利于坯料的塑性變形，改善產品質量。

?附圖說明

圖1是本發明方法的流程圖，圖2是本發明方法所用的成形裝置的結構示意圖，圖3是加熱后成形過程的結構原理示意圖，圖4是碳化硅顆粒增強鋁基復合的電熱性能曲線。

具體實施方式

具體實施方式一：下面結合圖1至圖4說明本實施方式，本實施方式方法所使用成形裝置包括電源1、模具、上電極夾板5、下電極夾板6和紅外測溫儀8，

模具包括上模2和下模3，模具上設置有壓邊圈4，在壓邊圈4外側設置一對位置上下對應的上電極夾板5和下電極夾板6，上電極夾板5和下電極夾板6所夾的兩個電極的分別連接在電源1的兩端上，上電極夾板5和下電極夾板6與模具之間保持絕緣，

電流自阻加熱成形鋁基復合材料薄壁零件方法包括以下步驟：

步驟一、將所述成形裝置放置于壓力機上，并將待成形坯料7的外邊緣置于上電極夾板5和下電極夾板6之間；