[實用新型]利用脈沖電流修復板料塑性變形損傷的裝置

有效

• 申請號: 201320539986.0
• 申請日: 2013-09-02
• 公開（公告）號: CN203610443U
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 何敏;王啟立;胡志強;郭華鋒
• 申請（專利權）人: 徐州工程學院
• 主分類號: B21D1/00
• 分類號: B21D1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及利用脈沖電流改善板料塑性成形性能，屬于金屬壓力加工領域，具體為一種將脈沖電流導入塑性變形板料以修復微孔洞型損傷的裝置。?

背景技術

在板料加工過程中，對板料加載以產生永久的塑性變形，但由于載荷的作用，金屬鍵斷裂，在外加載荷達到一定數值后，板料內部出現微米尺度的孔洞和裂紋，材料不再連續承載，即出現塑性變形損傷。塑性變形損傷會導致板料性能劣化，承載能力降低，影響板料的成形性能。因此，對板料塑性變形損傷進行修復是提高板料成形極限的有效手段。?

根據材料成形損傷補給物的形態，材料成形損傷修復的方法分為物質補給和能量補給兩種。物質補給式主要針對非金屬材料，如纖維增強復合材料及顆粒增強復合材料等。在對普通金屬材料損傷修復方面，從已進行的一些研究來看，由于金屬具有良好的導熱導電性，主要是采用能量補給的方法。目前能量補給的主要形式是高溫加熱，常用的方法之一是對材料進行熱處理。雖然金屬材料中的微觀損傷能夠在熱處理中修復，但是材料的原始顯微組織和性能在高溫下會發生改變，在某些工況條件下這是不希望發生的。另外，當材料不適合采用熱處理的方式進行損傷修復或現場不具備熱處理的工況條件下，需要采用現場適用性更強的損傷修復技術。?

脈沖電流處理是材料損傷修復研究中一個非常有用而且又極具開發潛力的技術。電流脈沖用于修復材料損傷的原理在于對材料損傷的部分進行局部處理，電流脈沖產生瞬時的電子風，對位錯施加作用力，降低勢壘，減小位錯纏結，促進位錯的滑移開動，從而修復材料的顯微組織缺陷，降低材料內部損傷。電流脈沖對材料的作用區域具有選擇性，當高密度脈沖電流通過發生了塑性變形的金屬時，在電流通過不連續的損傷部位時產生的局部高溫使其有比較大的膨脹量，周圍溫度較低的約束導致向著裂紋內的壓縮，從而使損傷表面的原子重新成鍵結合，Hui?Song闡述了脈沖電流修復塑性變形損傷的原理。用脈沖電流處理時試樣基體(不含損傷的部分)的溫度升高通常都很低，因此脈沖電流在修復損傷的過程中不影響試樣基體原來的組織和性能。電脈沖處理技術作為一種金屬材料處理新技術，可以改善固體材料的塑性加工和金屬再結晶等性能，是一種現場適用性較強的損傷修復技術。?

脈沖電流作用的效果可用電流密度的大小來表征，與被作用物體的橫截面積有關。目前較常采用的方法是先將脈沖電流引入凸凹模或壓邊圈等加載件，在中國專利200810064781.5?中公開了一種TIAL基合金板材電致增塑成形的方法，以加載件作為電極與板料接觸進行修復。為了保證完全接觸和均勻加載，加載件的截面積比板料大得多。脈沖電流由加載件傳遞給板料，在需要同等大小的電流密度時，需要提供很大的脈沖電流，而大電流脈沖對回路的沖擊及頻繁關斷的火花，需要與之匹配的充放電開關及大的變壓器，導致裝置復雜且價格昂貴。由于這種方式存在大的電流損失，增加了損傷修復裝置的功率和體積。本實用新型直接將脈沖電流導入板料，而與其余所有加載件保持絕緣，提高了脈沖電流的效率，降低了電流發生裝置的功率和體積，降低了器件成本。?

發明內容

本實用新型克服現有技術中將加載件作為電極而導致脈沖電流損耗的不足，將脈沖電流直接導入板料，而與其他加載件絕緣，提高脈沖電流使用效率，降低裝置總功率，成為適應現場的塑性變形損傷修復裝置。本實用新型利用電容放電對塑性變形板料施加衰減振蕩的脈沖電流，借助脈沖電流對板料的電子風作用和電致塑性效應，修復由于塑性加載而導致板料內部不連續的損傷，從而提高板料的成形極限。?

本實用新型的技術方案如下：?

一種利用脈沖電流修復板料塑性變形損傷的裝置，其特征在于，該裝置包括絕緣膜(3)，夾頭(4)，導線(6)，腳踏式開關(8)和低壓大電流脈沖電源(9)五個部分，低壓大電流脈沖電源由導線及夾頭與板料相連，脈沖電流直接導入板料而與加載部件絕緣，所述夾頭包括夾頭外板和夾頭內板，夾頭外板為兩個，材質為電木，夾頭內板為兩個，材質為厚銅板，厚度不小于10mm，重疊放置由螺栓螺母緊固，所述絕緣膜覆蓋板料與加載部件的接觸部分，所述腳踏式開關為低壓大電流脈沖電源開關。?

所述絕緣膜，優選聚四氟乙烯薄膜。?

所述夾頭外板為絕緣材料，優選電木，所述夾頭內板為厚度不小于10mm的厚銅板，由螺栓螺母固定用于夾持板料。板料切割時應加工出小于夾頭，突出于板料的規則平行四邊形夾持段。?

所述導線為大截面銅導線，導線外套絕緣管。?

所述低壓大電流脈沖電源采用并聯電容充放電，脈沖電流波形為衰減振蕩波。?