[發(fā)明專利]一種脈沖電流輔助薄板沖孔的方法及裝置

在審

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• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112719041A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉大海;李智;仇雯晴;楊亮
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌航空大學(xué)
• 主分類號: B21D28/26
• 分類號: B21D28/26;B21D28/34;B21D37/16
• 代理公司: 南昌洪達(dá)專利事務(wù)所 36111
• 代理人: 黃文亮

本發(fā)明公開了一種脈沖電流輔助薄板沖孔的方法及裝置，本方法和裝置是將在薄板沖孔過程引入脈沖電流，將脈沖電流發(fā)生器和配合電流可以精確加載到工件上下表面形變區(qū)的加載裝置相結(jié)合，利用脈沖電流輔助完成薄板沖孔。本發(fā)明在薄板沖孔過程引入脈沖電流，利用通電產(chǎn)生的電塑性，可在較低的溫度環(huán)境下，獲得優(yōu)于傳統(tǒng)工藝的力學(xué)性能和組織效果；將脈沖電流精確地傳遞到薄板待沖孔材料的變形區(qū)域，提高了脈沖電流的利用率，保證能源的節(jié)約和工作的安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及薄板沖孔技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種脈沖電流輔助薄板沖孔的方法及裝置。

背景技術(shù)

目前電能的引入形式多為脈沖電流，脈沖電流之所以活躍在材料研究的多個領(lǐng)域，表現(xiàn)為以下兩方面優(yōu)勢：一方面，電脈沖可向材料瞬時輸入高密度能量，使升溫速率高達(dá) 10⁶K/s 數(shù)量級，利用電能直接轉(zhuǎn)化為熱能，避免間接傳熱的熱量損失。另一方面，由于高密度電流脈沖與金屬材料原子交互作用產(chǎn)生的電子風(fēng)、電遷移、電磁效應(yīng)等物理因素，顯著影響金屬組織中的擴(kuò)散、相變、再結(jié)晶行為。脈沖電流熱和非熱效應(yīng)的耦合作用，使材料組織變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離平衡態(tài)，這導(dǎo)致組織產(chǎn)生不同于傳統(tǒng)熱處理條件下的變化，得到優(yōu)于傳統(tǒng)工藝的組織改善效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述技術(shù)問題，提供一種脈沖電流輔助薄板沖孔的方法及裝置，即在薄板沖孔過程引入脈沖電流，利用通電產(chǎn)生的電塑性，可在較低的溫度環(huán)境下，獲得優(yōu)于傳統(tǒng)工藝的力學(xué)性能和組織效果。

為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

一種脈沖電流輔助薄板沖孔的方法，其特征在于，具體方法為：將金屬薄板工件置于凸模和凹模之間；將脈沖電流發(fā)生器的正極通過導(dǎo)線連接至位于金屬薄板工件的上表面上方的凸模上，脈沖電流發(fā)生器的負(fù)極通過導(dǎo)線連接至位于金屬薄板工件的下表面下方可在凹模內(nèi)滑動的彈性觸頭上；沖孔前，帶有正極電源的凸模不接觸金屬薄板工件，彈性觸頭上表面貼緊金屬薄板工件的下表面；沖孔時，帶有正極電源的凸模的下部沖頭壓住金屬薄板工件，金屬薄板工件再與帶有負(fù)極電源的彈性觸頭相接觸，脈沖電路接通，脈沖電流精準(zhǔn)的作用在沖孔區(qū)域，在脈沖電流的輔助下完成沖孔。

進(jìn)一步地，上述的凸模上部設(shè)置的上模板由絕緣材料制成，或者上模板與凸模之間設(shè)置有絕緣板；凹模由絕緣材料制成，或者凹模與彈性觸頭之間設(shè)置有絕緣板，以保證金屬薄板工件的其他部分沒有接入脈沖電流，以保證能源的節(jié)約和工作的安全性。

本發(fā)明提供的另一種技術(shù)方案如下：

一種脈沖電流輔助薄板沖孔的裝置，其特征在于：包括脈沖電流發(fā)生器、凸模和凹模；所述凸模上端包裹絕緣板后裝入上模板內(nèi)，脈沖電流發(fā)生器的正極通過導(dǎo)線連接至凸模上端的脈沖電源正極引入端；所述凹模的內(nèi)壁設(shè)置絕緣板，絕緣板內(nèi)設(shè)置可上下滑動的彈性觸頭，彈性觸頭下部的脈沖電源負(fù)極引入端通過導(dǎo)線連接至脈沖電流發(fā)生器的負(fù)極；彈性觸頭的下部連接復(fù)位彈簧；金屬薄板工件置于凹模上，外圍設(shè)有限位板，上面設(shè)有壓板，壓板中部設(shè)有供凸模下部沖頭通過的通孔，壓板的通孔內(nèi)壁也設(shè)有絕緣板。

進(jìn)一步地，上述的彈性觸頭和凸模下部沖頭為直徑相同的圓柱形。

進(jìn)一步地，上述的脈沖電流輔助薄板沖孔的裝置還連接有控制薄板沖孔工藝開始時接通脈沖電流發(fā)生器，以及在薄板沖孔工藝結(jié)束時，斷開脈沖電流發(fā)生器的控制裝置。可較大的提高其自動化程度，提高生產(chǎn)效率。

本發(fā)明的有益效果是，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備以下優(yōu)點：

1、在薄板沖孔過程引入脈沖電流，利用通電產(chǎn)生的電塑性，可在較低的溫度環(huán)境下，獲得優(yōu)于傳統(tǒng)工藝的力學(xué)性能和組織效果。

2、將脈沖電流精確地傳遞到薄板待沖孔材料的變形區(qū)域，提高了脈沖電流的利用率，保證能源的節(jié)約和工作的安全性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明裝置沖孔過程的狀態(tài)變化圖。