[發明專利]電塑性流動旋壓成形裝置及方法

在審

• 申請號: 201410815481.1
• 申請日: 2014-12-24
• 公開（公告）號: CN104550396A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 侯紅亮;牛濤;王耀奇;張艷苓
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空制造工程研究所
• 主分類號: B21D22/16
• 分類號: B21D22/16
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王天堯

技術領域

本發明涉及旋壓成形技術領域，尤其涉及電塑性流動旋壓成形裝置及方法。

背景技術

旋壓成形是近代新興的一種先進塑性成形技術，綜合了鍛造、擠壓、拉伸、彎曲、環軋、橫軋和滾壓等工藝特點，是成形制造空心回轉體零件的少無切削加工的先進制造技術之一。旋壓成形具有變形條件好，制品性能高，尺寸精度高，材料利用率高，適用范圍廣等優點。旋壓成形可分為流動旋壓和剪切旋壓，其中流動旋壓是制備無縫筒形件和管件的重要成形方法之一。

隨著航空航天工業的迅猛發展，飛機、導彈、航天飛行器等產品的性能不斷提高，所采用新材料的加工難度越來越大。對鈦合金、鎂合金、高溫合金、鈦鋁金屬間化合物等輕質、高強、耐高溫材料的筒形件和管件的需求不斷增大。該類材料大部分室溫塑性變形能力較差，變形抗力大，加工硬化劇烈，目前大多采用熱旋壓成形工藝。熱旋壓成形普遍采用噴槍火焰加熱方式，存在環境污染大、溫度難以控制，溫度均勻性較差等缺點，導致熱旋壓生產勞動強度大，產品容易出現開裂、過燒等缺陷，廢品率高，生產效率低。

近年來，利用脈沖電流的電致塑性效應在材料塑性加工的應用越來越廣泛，電致塑性效應是指對正在變形的金屬施加高能脈沖電流，利用脈沖電流的瞬時高能促進原子擴散、位錯運動，從而降低材料的變形抗力，提高材料的塑性變形能力。研究表明，電塑性拉伸TC4鈦合金絲材時，在240A/mm²的脈沖電流作用下，拉拔力可降低24％。電塑性加工不僅可以有效降低材料變形抗力，提高材料塑性變形能力，而且由于電流的焦耳熱效應，脈沖電流還可以起到對材料高效加熱的作用。電塑性加工尤其適用于難變形材料的成形。電塑性加工在軋制、拉拔等領域已得到了成功應用，但在流動旋壓成形方面還沒有具體解決方案。

發明內容

本發明實施例提供一種電塑性流動旋壓成形裝置，用以在流動旋壓成形方面應用電塑性技術，該裝置包括：

旋壓機、脈沖電源、第一電極3、第二電極5、芯模6、工件2和旋輪4；

芯模6安裝在旋壓機的主軸1上，芯模6與主軸1同軸連接，工件2安裝在芯模6上，工件2內側與芯模6外側貼合；

旋輪4與工件2發生變形的部位接觸；

第一電極3、第二電極5分別接觸在工件2發生變形的部位的兩側；第二電極5、第一電極3分別連接脈沖電源正負兩極；

脈沖電源輸出的脈沖電流依次通過第二電極5、第一電極3和工件2構成回路；

主軸1帶動芯模6和工件2做回轉運動，第一電極3、第二電極5與旋輪4同步向主軸1方向做進給運動。

一個實施例中，旋壓機為臥式或立式。

一個實施例中，脈沖電源輸出的脈沖電流峰值不小于100A。

一個實施例中，第一電極3、第二電極5與工件2滑動接觸或滾動接觸。

一個實施例中，第一電極3和/或第二電極5上安裝有彈簧頂緊裝置。

一個實施例中，第一電極3和第二電極5通過支架安裝在旋輪4座上，隨旋輪4做軸向進給運動。

一個實施例中，芯模6與主軸1的連接處安裝有絕緣材料；旋輪4座與滑臺的連接處安裝有絕緣材料；第一電極3和第二電極5與支架固定位置安裝有絕緣材料。

一個實施例中，第一電極3、第二電極5與工件2接觸的位置分別在旋輪4的左右兩側；

或，第一電極3直接連接旋輪4，第二電極5連接工件2；

或，第一電極3、第二電極5與工件2接觸的位置分別在旋輪4的上下兩側。

本發明實施例還提供一種應用上述電塑性流動旋壓成形裝置進行電塑性流動旋壓成形的方法，用以在流動旋壓成形方面應用電塑性技術，該方法包括：

將芯模6安裝在主軸1上，將工件2安裝在芯模6上，調節第一電極3、第二電極5與工件2接觸；

設置主軸1轉速，旋壓機和脈沖電源的工藝參數；

啟動主軸1帶動工件2旋轉，打開脈沖電源開始對工件2放電，調節旋壓機的旋輪軸向進給開始旋壓；

待旋壓結束后，停止旋輪軸向進給，關閉脈沖電源，退出旋輪4；

通過卸料裝置卸下工件2，關閉主軸1轉動，關閉旋壓機。

一個實施例中，設置旋壓機和脈沖電源的工藝參數，包括：設置旋壓機的旋輪進給速度和減薄率，脈沖電源的脈沖電流頻率和放電電壓。

本發明實施例的電塑性流動旋壓成形裝置及方法，在流動旋壓成形方面應用了電塑性技術，可以為鈦合金、鎂合金、高溫合金、金屬間化合物等難變形材料的流動旋壓成形提供具體解決方案，擴大該類材料回轉體零件的應用范圍。

附圖說明