CN104525746B - 一种快速加热及成形一体化装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速加热及成形一体化装置，包括电源、上模和下模，它还包括上横梁和电极；电源为多个；上模和下模相对应；上横梁的下面固定有滑块；上模固定在滑块的下面；下模固定在位于底座上的工作台的上面；上模(和下模之间的左侧设置有左密封冲头、右侧设置有右密封冲头；左密封冲头上开有介质通道；左密封冲头的外侧面上和介质通道相对应处设置有介质填充电源开关；介质通道通过介质填充电源开关与高压源相连接。其使用方法分为十个步骡。本发明结构简单、设计更加科学合理，使用方便；采用悬空状态快速加热坯料，保证模具低温状态，成形过程中，利用冷漠直接热处理；同时通过多电极实现不同区域变温度加热，解决变性能零件的一步成形。

Description

一种快速加热及成形一体化装置及方法
技术领域
本发明涉及一种一体化装置及方法，尤其涉及一种快速加热及成形一体化装置及方法，属于工业制造技术领域。
背景技术
由于空心截面构件高的抗弯模量和抗剪模量，被认为是实现结构轻量化的最佳结构形式，被广泛应用于航空、航天、汽车和自行车等行业。实际应用时，为了进一步提高零件的使用性能，成形后需要热处理；但成形后热处理存在：会破坏零件形状、同时工序长、制作方法繁琐、并增加了能耗等一些列问题。有学者提出直接将坯料在加热炉内加热至热处理温度，然后快速成形并在模具内冷却，达到热处理的目的；但是炉内加热属于整体加热，无法实现零件不同区域的变温度加热。有学者提出双电极电阻加热的方式，但双电极仅适用于简单形状的坯料，对于复杂形状则温度场极难控制，且所使用的装置结构复杂、操作繁琐。
发明内容
为了解决上述问题中的不足之处，本发明提供了一种快速加热及成形一体化装置及方法。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种快速加热及成形一体化装置，包括电源、上模和下模，它还包括上横梁和电极；电源为多个；上模和下模相对应；上横梁的下面固定有滑块；上模固定在滑块的下面；下模固定在位于底座上的工作台的上面；
上模和下模之间的左侧设置有左密封冲头、右侧设置有右密封冲头；左密封冲头上开有介质通道；左密封冲头的外侧面上和介质通道相对应处设置有介质填充电源开关；介质通道通过介质填充电源开关与高压源相连接；电极为多个对应布置在上模和下模内。
电源安装在压力机的底座内，电源通过导线和下模内的电极相连接。
电源和电极之间的导线上设置有电源开关。电极的内端套置有弹性器件。
上模和下模的内型面为绝缘材料；上模和下模的材质为陶瓷材料。
电源的电流范围为0～5000000A，电源为脉冲电流电源，脉冲频率0～10000Hz、幅值0～100000A、电压范围0～100000V。
使用方法的具体步骤为：
a、根据零件形状选取相应的电极、左密封冲头和右密封冲头；
b、电源安装在压力机的底座内，并可通过导线给电极供电；
c、根据零件形状确定电极数量和位置；电极数量根据零件所需温区确定，电极布放在温区分界线上；
d、电极通过弹性器件装在上模和下模内；弹性器件能起到顶出杆的作用，且合模后，电极可压缩至模具内；
e、电源开关闭合，电极与电源接通；
f、选择形状合适的初始坯料，放入下模中的电极上，左密封冲头和右密封冲头对初始坯料密封；
g、上模开始下行；上模中的电极与初始坯料接触，对其通电，由于内电阻的存在，初始坯料温度开始快速升高，而上模温度为室温；上模继续下行至闭合并施加合模力；由于热辐射，下模温度略有升高；电源的功率需与上模的下行速度匹配，其具体为：上模下行结束时刻，电源能保证初始坯料恰好被加热至成形所需温度；
h、介质填充电源开关打开，初始坯料的内部压力升高，初始坯料贴模成形；
i、电源开关断开；在热交换作用下成形好的零件冷却至室温；
j、打开上模和下模，成形好的零件在弹性器件的作用下被顶出，便于模具快速冷却；关闭介质填充电源开关；取出成形好的零件，加工完毕。
其初始坯料为等截面或变截面管坯；初始坯料为板材或管材。
本发明结构简单、设计更加科学合理，使用方便；采用悬空状态快速加热坯料，保证模具低温状态，成形过程中，利用冷漠直接热处理；同时通过多电极实现不同区域变温度加热，解决变性能零件的一步成形。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1、电源；2、电极；3、右密封冲头；4、电源开关；5、导线；6、底座；7、工作台；8、左密封冲头；9、介质通道；10、介质填充电源开关；11、高电源；12、滑块；13、上横梁；14、上模；15、弹性器件；16、初始坯料；17、下模。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示本发明包括电源1、电极2、右密封冲头3、电源开关4、导线5、底座6、工作台7、左密封冲头8、介质通道9、介质填充电源开关10、高电源11、滑块12、上横梁13、上模14、弹性器件15和下模17。
电源1为三个或多个。上模14和下模17相对应。上横梁13的下面固定有滑块12；上模14固定在滑块12的下面。下模17固定在位于底座6上的工作台7的上面。上模14和下模17之间的左侧设置有左密封冲头8、右侧设置有右密封冲头3。左密封冲头8上开有介质通道9；左密封冲头8的外侧面上和介质通道9相对应处设置有介质填充电源开关10；介质通道9通过介质填充电源开关10与高压源11相连接。
电源1安装在压力机的底座6内，电源1通过导线5和下模17内的电极2相连接，并给电极供电。电极2为多个对应布置在上模14和下模17内。电源1和电极2之间的导线上设置有电源开关4。电极2的内端套置有弹性器件15。
快速加热及成形一体化装置的使用方法，其具体步骤如下：
步骤一：根据零件形状选取相应的电极2、左密封冲头8和右密封冲头3；
步骤二：电源1安装在压力机的底座6内，并可通过导线给电极供电；
步骤三：根据零件形状确定电极数量和位置；电极数量根据零件所需温区确定，电极布放在温区分界线上；
步骤四：电极2通过弹性器件15装在上模和下模内；弹性器件能起到顶出杆的作用，且合模后，电极可压缩至模具内；
步骤五：电源开关4闭合，电极与电源接通；
步骤六：选择形状合适的初始坯料16，放入下模17中的电极上，左密封冲头8和右密封冲头3对初始坯料密封，密封技术与现有技术相同，此不赘述；
步骤七：上模14开始下行；上模14中的电极与初始坯料16接触，对其通电，由于内电阻的存在，初始坯料温度开始快速升高，而上模温度为室温；上模继续下行至闭合并施加合模力；由于热辐射，下模温度略有升高；电源的功率需与上模14的下行速度匹配，其具体为：上模下行结束时刻，电源能保证初始坯料恰好被加热至成形所需温度；
步骤八：介质填充电源开关10打开，初始坯料16的内部压力升高，初始坯料贴模成形；
步骤九：电源开关4断开；在热交换作用下成形好的零件冷却至室温；
步骤十：打开上模和下模，成形好的零件在弹性器件的作用下被顶出，便于模具快速冷却；关闭介质填充电源开关10；取出成形好的零件，加工完毕。
初始坯料为等截面或变截面管坯。初始坯料为板材或管材。上模和下模的内型面为绝缘材料。上模和下模为陶瓷材料。
电源的电流范围为0～5000000A，电压范围为0～36V的电源。电源为脉冲电流电源，脉冲频率0～10000Hz、幅值0～100000A、电压范围0～100000V。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种快速加热及成形一体化装置，包括电源、上模和下模，其特征在于：它还包括上横梁(13)和电极(2)；所述电源(1)为多个；所述上模(14)和下模(17)相对应；所述上横梁(13)的下面固定有滑块(12)；上模(14)固定在滑块(12)的下面；所述下模(17)固定在位于底座(6)上的工作台(7)的上面；
所述上模(14)和下模(17)之间的左侧设置有左密封冲头(8)、右侧设置有右密封冲头(3)；所述左密封冲头(8)上开有介质通道(9)；左密封冲头(8)的外侧面上和介质通道(9)相对应处设置有介质填充电源开关(10)；介质通道(9)通过介质填充电源开关(10)与高压源(11)相连接；所述电极(2)为多个对应布置在上模(14)和下模(17)内；
所述电源(1)安装在压力机的底座(6)内，电源(1)通过导线(5)和下模(17)内的电极(2)相连接；
所述电源(1)和电极(2)之间的导线上设置有电源开关(4)；
所述电极(2)的内端套置有弹性器件(15)；
所述上模和下模的内型面为绝缘材料；上模和下模的材质为陶瓷材料；
所述电源的电流范围为0～5000000A，电源为脉冲电流电源，脉冲频率0～10000Hz、幅值0～100000A、电压范围0～100000V。
2.根据权利要求1所述的快速加热及成形一体化装置，其特征在于：其使用方法的具体步骤为：
a、根据零件形状选取相应的电极(2)、左密封冲头(8)和右密封冲头(3)；
b、电源(1)安装在压力机的底座(6)内，并可通过导线给电极供电；
c、根据零件形状确定电极数量和位置；电极数量根据零件所需温区确定，电极布放在温区分界线上；
d、电极(2)通过弹性器件(15)装在上模和下模内；弹性器件能起到顶出杆的作用，且合模后，电极可压缩至模具内；
e、电源开关(4)闭合，电极与电源接通；
f、选择形状合适的初始坯料(16)，放入下模(17)中的电极上，左密封冲头(8)和右密封冲头(3)对初始坯料密封；
g、上模(14)开始下行；上模(14)中的电极与初始坯料(16)接触，对其通电，由于内电阻的存在，初始坯料温度开始快速升高，而上模温度为室温；上模继续下行至闭合并施加合模力；由于热辐射，下模温度略有升高；电源的功率需与上模(14)的下行速度匹配，其具体为：上模下行结束时刻，电源能保证初始坯料恰好被加热至成形所需温度；
h、介质填充电源开关(10)打开，初始坯料(16)的内部压力升高，初始坯料贴模成形；
i、电源开关(4)断开；在热交换作用下成形好的零件冷却至室温；
j、打开上模和下模，成形好的零件在弹性器件的作用下被顶出，便于模具快速冷却；关闭介质填充电源开关(10)；取出成形好的零件，加工完毕。
3.根据权利要求2所述的快速加热及成形一体化装置，其特征在于：所述初始坯料为等截面或变截面管坯。
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