[發(fā)明專利]一種電脈沖輔助管材加工裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310627014.1
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN103611754A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈耀;顏家維;馬佳偉
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: B21C29/00
• 分類號: B21C29/00;B21C23/08
• 代理公司: 上海旭誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及塑性加工中的擠壓成型領(lǐng)域，尤其涉及一種電脈沖輔助管材加工裝置。

背景技術(shù)

擠壓成型是塑性加工領(lǐng)域中一項重要的成形工藝技術(shù)，是對放在模具模腔（或擠壓筒）內(nèi)的金屬坯料施加強大壓力，迫使金屬坯料產(chǎn)生定向塑性變形，從擠壓模具的?？字袛D出而獲得所需斷面形狀、尺寸并具有一定力學(xué)性能的零件或半成品的塑性加工方法。擠壓可以生產(chǎn)管，棒，型，線材以及各種機械零件。傳統(tǒng)的擠壓技術(shù)是對放在模具內(nèi)的金屬坯料施加一定的外力，使其壓出?？谆蛄魅胩囟ǖ目紫抖尚蔚乃苄约庸し椒ā０唇饘偎茏兞鲃臃较蚣白冃翁卣鞣诸?，有正向擠壓、反向擠壓、側(cè)向擠壓、連續(xù)擠壓及特殊擠壓。按擠壓溫度分類，有熱擠壓，溫擠壓及冷擠壓。

通過金屬塑性變形的微觀機理可知，塑性變形的實質(zhì)是大量位錯的產(chǎn)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(chǎn)生位錯的纏結(jié)和位錯與第二相及晶體缺陷的反應(yīng)等現(xiàn)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(xù)。因此，對金屬材料采用熱擠壓成型的技術(shù)，將金屬材料加熱到熱鍛成形的溫度進行擠壓。這樣，借助于熱鍛溫度下金屬材料塑性好的特點，對金屬進行各種擠壓成形。目前，熱擠壓主要用于制造普通等截面的長形件、型材、管材、棒材及各種機器零件等。熱擠壓不僅可以成形塑性相對較低的有色金屬機器合金、低中碳鋼等，而且還可以成形強度較高的高碳和高合金鋼，如不銹鋼、高速工具鋼和耐熱鋼等。但是，采用熱擠壓成形技術(shù)，金屬坯料必須加熱至熱鍛溫度進行擠壓，常常伴有較嚴(yán)重的氧化和脫碳等加熱缺陷，影響積壓件的尺寸精度和表面粗糙度，而且為了使金屬坯料達到均勻的成形溫度，加熱的時間一般比較長，熱損耗比較大，生產(chǎn)效率比較低。而電塑性效應(yīng)是指金屬材料在運動電子(電流或電場)的作用下，變形抗力急劇下降，塑性明顯提高的現(xiàn)象。因此利用電塑性效應(yīng)，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(xiàn)象所產(chǎn)生的影響，使其成形性能大大提高。同時交變電流也能產(chǎn)生感應(yīng)交變磁場，進而感應(yīng)出交變電場，處于電場中的金屬能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流而達到加熱的目的。

針對熱擠壓成形的相關(guān)發(fā)明專利眾多，公開號為CN2715873Y的發(fā)明中給出了一種無縫鋁管擠壓的工模具，其主要針對的是較易塑性成形的鋁管，但是該發(fā)明不能實現(xiàn)管材變細變薄的加工。而公開號為CN101670385A的發(fā)明中，使用了對金屬材料施加脈沖電流以增加材料的成形性，但是其裝置簡單，不適用于加工管材。公開號為CN202516868U的發(fā)明創(chuàng)造中為了實現(xiàn)擠壓成形，在擠壓筒中部裝有加熱器對金屬加熱，由于加熱的對象是整塊原材料，存在加熱時間長，熱損耗大的問題，效率較低。

因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種電脈沖輔助的管材加工裝置，利用電塑性效應(yīng)達到加熱的目的，提高金屬材料的延展性，這樣不但顯著降低了能量損耗，提高了效率，同時還能夠完成管材變細變薄的加工。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的電脈沖輔助管材加工裝置針對傳統(tǒng)的熱擠壓成型技術(shù)的缺點，利用電塑性效應(yīng)，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)作用于金屬推動其位錯的運動并克服運動中的障礙，同時交變電流也能產(chǎn)生感應(yīng)交變磁場，進而感應(yīng)出交變電場，使處于電場中的金屬產(chǎn)生感應(yīng)電流以達到加熱的目的，同時本發(fā)明提供的電脈沖輔助管材加工裝置還能夠完成管材變細變薄的加工。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種電脈沖輔助管材加工裝置，包括凹模和芯棒，其特征在于，所述加工裝置還包括脈沖電源、絕緣層、第一正電極、第一負電極、第二正電極和第二負電極；

所述第一正電極、所述第二正電極、所述第一負電極和所述第二負電極都是環(huán)形電極；凹模在第一轉(zhuǎn)角處發(fā)生很大的剪切變形，而第一正電極和第一負電極以及第二正電極和第二負電極之間的區(qū)域發(fā)生了管材減薄，塑性變形主要在這段區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)，通過環(huán)形電極利用電塑性的作用能夠提升金屬材料塑性變形的能力

所述第一正電極設(shè)置在所述凹模內(nèi)表面的第一轉(zhuǎn)角處，所述第二正電極設(shè)置在所述凹模內(nèi)表面的第二轉(zhuǎn)角處；所述第一負電極設(shè)置在所述芯棒外表面的與所述第一正電極相對應(yīng)的位置上，所述第二負電極設(shè)置在所述芯棒外表面的與所述第二正電極相對應(yīng)的位置上；

所述凹模的外表面開有第一小孔和第二小孔，所述第一小孔的位置與所述第一正電極相對應(yīng)，所述第二小孔的位置與所述第二正電極相對應(yīng)，所述第一正電極和所述第二正電極分別通過所述第一小孔和所述第二小孔與所述脈沖電源導(dǎo)線連接；