CN102489575B - 电致塑性旋压装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电致塑性旋压装置，包括两个或多个通电装置，该通电装置与旋轮处于同一平面，且位于旋轮的同一侧，所述通电装置相对旋轮固定并可随所述旋轮同步运动，该通电装置与脉冲电源相连，当旋轮对坯料加压时，该通电装置与坯料接触并向其传导连续的电脉冲。还提供了一种用于上述的电致塑性旋压装置的电致塑性旋压方法，包括如下步骤：A)将坯料在加工位置固定放置；B)坯料随机床主轴转动，旋轮开始作径向的进给运动；C)当旋轮对所述坯料加压时，通电装置与坯料接触并向其传导电流。

Description

电致塑性旋压装置

技术领域

本发明涉及的是塑性加工中的旋压成形技术领域，具体涉及一种电致塑性旋压装置。

背景技术

旋压是塑性加工领域中一项重要的成形工艺技术。传统的旋压技术是通过旋轮等工具的进给运动，对随机床主轴沿同一轴线作旋转运动的毛坯加压使其产生连续的局部塑性变形，从而得到空心回转体零件。为了减少加工硬化所带来的变形抗力增加，现有方法一般是进行热处理，以保证后续加工的塑性变形能力，降低变形抗力，同时优化组织性能。但是这种方法面临一些问题，因为有些材料本身的性质就决定了其不适于进行热处理，比如一些高比重合金材料退火存在脆性，塑性指标有所提高的同时强度和硬度却明显降低，且热处理可能造成退火的均匀性差，加热时间长，能耗相对较大。

通过金属塑性变形的微观机理可知，塑性变形的实质是大量位错的产生和运动，由于位错的运动和相互间的作用，在塑性变形中将产生位错的缠结和位错与第二相及晶体缺陷的反应等现象，从而阻碍位错的运动，形成加工硬化，使得塑性变形难以继续。电致塑性效应是指材料在运动电子(电流或电场)作用下，变形抗力急剧下降，塑性明显提高的现象。因此在金属塑性加工过程中，在金属变形方向上施以高密度电流，从而在金属内部形成电子风，电子风作用于金属推动其位错的运动并克服运动中的障碍，减轻了金属的加工硬化现象所产生的影响，使其成形性能大大提高。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种在旋压加工的过程中利用金属的电致塑性效应来改善其成形性能的装置。

发明内容

本发明为了解决现有热处理技术可能产生的问题，提供一种电致塑性旋压装置，通过引入金属材料的电致塑性效应，增加旋压坯料的延展性，降低旋压过程中的塑性变形抗力，使得一些塑性较差或是不适于进行热处理的材料能够旋压成形，另一方面，对于旋压坯料采取的是局部通电处理，与旋压局部塑性变形的特点相符合，相较于热处理，能够降低成本与能源损耗。

为实现上述目的，本发明提供了一种电致塑性旋压装置，包括两个或多个通电装置，该通电装置与旋轮处于同一平面，且位于旋轮的同一侧，所述通电装置相对旋轮固定并可随所述旋轮同步运动，该通电装置与脉冲电源相连，当旋轮对坯料加压时，该通电装置与坯料接触并向其传导连续的电脉冲。这样的结构能够保证在旋轮的整个运动过程中始终有相应区域受到电脉冲处理，如果通电装置与旋轮处于同一平面且分布在旋轮的两侧，当旋压坯料较小而旋轮较大时在结构上较难实现，如果通电装置与旋轮不处于同一平面，相互平行且分布于旋轮的两侧，则在加工过程中边缘区域得不到电脉冲处理。

在本发明的较佳实施方式中，通电装置可固定在旋轮架上。

在本发明的另一较佳实施方式中，通电装置的形状可为与旋轮同心地布置的圆弧形，其横截面为圆形。

在本发明的进一步实施方式中，通电装置包括绝缘外壳、以及位于外壳内的导电棒和弹簧，该导电棒在位于其后的弹簧的作用下，在对坯料通电时，与坯料紧密接触。

在本发明的进一步实施方式中，导电棒的端部可为半球形。

还提供了一种用于上述的电致塑性旋压装置的电致塑性旋压方法，包括如下步骤：

A)将坯料在加工位置固定放置；

B)坯料随机床主轴转动，旋轮开始作径向的进给运动；

C)当旋轮对所述坯料加压时，通电装置与坯料接触并向其传导电流。

本发明装置工作时，先将坯料在加工位置固定放置，启动旋轮开始做径向的进给运动，同时给通电装置通以连续电脉冲，通电装置通过导线连接到导电棒给坯料通电，而底部的弹簧能够保证通电装置始终与坯料紧密接触，减少电火花的产生；由于通电装置与旋轮距离相近分布于旋轮的一侧，能够对即将受到塑性变形的区域进行电脉冲处理，一定范围内的材料变形抗力降低，较易发生塑性变形。

本发明相比现有技术具有以下优点：本发明利用材料的电致塑性效应，通过在旋压加工的过程中对材料施加电流，使得材料更易发生塑性变形，降低了旋压过程中的塑性变形抗力，使得一些塑性较差或是不适于进行热处理的材料能够旋压成形，同时在成本和能源损耗上比热处理低，局部通电的方式也保证了整体上的均匀性，且没有热处理退火的时间，在效率上大大提高。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的电致塑性旋压装置的一个较佳实施例的正视图。

图2是图1所示实施例的侧视图。

图3是图1所示实施例中通电装置的局部剖面图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例包括：主轴1，旋轮2，坯料3，通电装置4，脉冲电源5，弹簧6，导电棒7，旋压架8和导线9，其中，外部脉冲电源5通过导线9与通电装置4连接，两个通电装置4分别连接脉冲电源5的正负极。

如图2所示，通电装置4共有两个，在旋轮2的一侧分布，与旋轮2处在同一平面，其外形为半圆形，半圆的圆心与旋轮2的圆心重合，且两个通电装置4均固定于旋轮架8上使其能够与旋轮2保持同步运动。

如图3所示，通电装置4的外壳绝缘，其内部有一根导电棒7，导电棒7的头部呈半球形，使其能够在压力下与坯料3形成面接触，导电棒7能够传导连续电脉冲，通电装置4内的弹簧6作用于导电棒7，使其能够与加工坯料3紧密接触。

本实施例中的待加工坯料为镁合金AZ31，呈圆形，直径为1200mm，厚度为2mm，，连续脉冲电源输出脉冲电流的工艺参数为：峰值电流为1000A，频率300HZ，脉宽40μs，占空比10％。

旋压开始前先将坯料3固定放置在加工位置上，随着主轴1的转动旋轮2开始做径向的进给运动，同时启动脉冲电源5给通电装置4通以连续电脉冲，通电装置4中的导电棒7将电脉冲引入到加工区域，弹簧6的压紧能够保证紧密的面接触，减少电火花产生。通电装置4与旋轮2距离相近分布于旋轮2的一侧，能够对即将受到塑性变形的区域进行电脉冲处理，造成一定范围内的材料变形抗力降低较易发生塑性变形，使得旋压加工能够比较顺利地完成。

实施例2

本实施例子中的待加工坯料为钨铜难熔合金，呈圆形，直径为1100mm，厚度为1.5mm，连续脉冲电源输出脉冲电流的工艺参数为：峰值电流为2000A，频率300HZ，脉宽40μs，占空比10％。

本实施例与实施例1的其他实施方式相同。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种电致塑性旋压装置，包括两个或多个通电装置，所述通电装置与所述旋轮处于同一平面，且位于所述旋轮的同一侧，所述通电装置相对所述旋轮固定并可随所述旋轮同步运动，所述的通电装置与脉冲电源相连，当所述旋轮对坯料加压时，所述通电装置与所述坯料接触并向其传导连续的电脉冲；所述通电装置包括绝缘外壳、以及位于所述外壳内的导电棒和弹簧，所述的导电棒在位于其后的所述弹簧的作用下，在对所述坯料通电时，与所述坯料紧密接触。

2.如权利要求1所述的电致塑性旋压装置，其特征在于，所述的通电装置固定在旋轮架上。

3.如权利要求2所述的电致塑性旋压装置，其特征在于，所述通电装置的形状为与所述旋轮同心地布置的圆弧形，其横截面为圆形。

4.如权利要求1所述的电致塑性旋压装置，其特征在于，所述导电棒的端部为半球形。

5.一种用于如权利要求1-4中任意一个所述的电致塑性旋压装置的电致塑性旋压方法，包括如下步骤：

A）将所述坯料在加工位置固定放置；

B）所述坯料随机床主轴转动，所述旋轮开始作径向的进给运动；

C）当所述旋轮对所述坯料加压时，所述通电装置与所述坯料接触并向其传导电流。

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