[發明專利]電致塑性旋壓裝置

有效

• 申請號: 201110394203.X
• 申請日: 2011-12-01
• 公開（公告）號: CN102489575A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 沈耀;馬佳偉;呂智;李奧;金學軍
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B21D22/14
• 分類號: B21D22/14
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

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，對隨機床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，從而得到空心回轉體零件。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，以保證后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于進行熱處理，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，由于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，電子風作用于金屬推動其位錯的運動并克服運動中的障礙，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于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于進行熱處理的材料能夠旋壓成形，另一方面，對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相符合，相較于熱處理，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于同一平面，且位于旋輪的同一側，所述通電裝置相對旋輪固定并可隨所述旋輪同步運動，該通電裝置與脈沖電源相連，當旋輪對坯料加壓時，該通電裝置與坯料接觸并向其傳導連續的電脈沖。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，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于同一平面，相互平行且分布于旋輪的兩側，則在加工過程中邊緣區域得不到電脈沖處理。

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、以及位于外殼內的導電棒和彈簧，該導電棒在位于其后的彈簧的作用下，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)坯料隨機床主軸轉動，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并向其傳導電流。

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沖，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；由于通電裝置與旋輪距離相近分布于旋輪的一側，能夠對即將受到塑性變形的區域進行電脈沖處理，一定范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于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、特征和效果。

附圖說明

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。