CN109500121B - 电脉冲辅助热挤压成形装置及成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电脉冲辅助热挤压成形装置及成形方法。本发明的电脉冲辅助热挤压成形装置采用温度、压力及脉冲电流对金属坯料共同作用，使金属坯料发生挤压塑性变形，与现有的热挤压成形装置相比，本发明的电脉冲辅助热挤压成形装置能够降低成形压力，减少挤压模具的磨损，降低设备吨位需求；挤出型材的晶粒细化，第二相析出物更加细小、弥散分布，并且挤出型材的力学性能和表面光洁度提高。本发明的电脉冲辅助热挤压成形方法通过选择合适的温度参数、挤压速度参数以及电脉冲参数，能够显著降低成形压力，细化晶粒，提升产品质量。

Description

电脉冲辅助热挤压成形装置及成形方法

技术领域

本发明涉及金属热挤压成形领域，具体而言，涉及一种电脉冲辅助热挤压成形装置及成形方法。

背景技术

挤压成形是塑性加工领域中一项重要的成形工艺技术，是对放在模具模腔(或挤压筒)内的金属坯料施加强大压力，迫使金属坯料产生定向塑性变形，从挤压模具的模孔中挤出而获得所需断面形状、尺寸并具有一定力学性能的零件或半成品的塑性加工方法。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，在室温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。因此，对金属坯料采用热挤压成形的技术，将金属坯料加热到一定温度进行挤压，这样，借助于高温条件下金属坯料塑性好的特点，对金属进行各种挤压成形。

镁合金是最轻的金属结构材料，其密度仅相当于普通铝合金的2/3，具有比强度和比刚度高，良好的散热性、降噪减振性和电磁屏蔽性，可回收再生等优点，在缓解能源、环保、安全三大世界难题上具有特有的优势。与铸造镁合金相比，镁合金经过挤压后，晶粒得到大幅度细化，析出物尺寸更小且分布更为均匀，具有优良的强度、硬度、塑韧性等综合力学性能。此外，挤压工艺比较灵活，可生产各种板材、管材、棒材和复杂截面型材，产品的尺寸精度高、表面质量好。

镁合金为密排六方晶格结构，室温下只有{0001}基面产生滑移，随温度的上升{10-10}和{10-12}锥面相继滑移，塑性得到一定的提高，此外，镁合金材料具有流动性较差，变形温度区间较窄，对挤压速度和挤压温度等因素非常敏感，控制不当极易引起挤出型材的开裂、氧化、燃烧等问题，并且镁合金在热挤压过程中会产生强烈的{0001}基面织构，该变形织构将严重降低镁合金的成形性能，并加剧镁合金型材的各向异性，由于镁合金的挤压成形难度很大，因此需要针对镁合金塑性变形特点，设计开发适合镁合金型材的优质高效挤压成形技术。

发明内容

本发明的目的在于提出一种电脉冲辅助热挤压成形装置，采用高能脉冲电流辅助金属成形，能够降低金属坯料的成形压力，细化挤出型材的晶粒组织，提升挤出型材的力学性能。

本发明的目的还在于提出一种电脉冲辅助热挤压成形方法，通过选择合适的温度参数、挤压速度参数以及电脉冲参数，能够显著降低成形压力，细化晶粒，提升产品质量。

为实现以上目的，本发明提供一种电脉冲辅助热挤压成形装置，包括：挤压筒、用于支撑所述挤压筒的支撑板以及脉冲电源；

所述挤压筒上设有相对设置并且底部相贯通的进料槽与挤压成形槽，所述挤压成形槽的开口朝向所述支撑板设置；所述挤压成形槽内设有挤压模具，所述挤压模具具有进料口与出料口，所述支撑板上设有挤出型材出口，所述进料口与所述进料槽的底部相贯通，所述出料口与所述支撑板上的挤出型材出口相贯通；

所述挤压筒、所述挤压模具以及所述支撑板均具有导电特性，所述脉冲电源的两极分别与所述挤压筒和所述支撑板电性相连，所述挤压模具和所述支撑板均与所述挤压筒之间电性绝缘，并且所述挤压模具与所述支撑板之间电性连接。

可选的，所述进料槽用于容置金属坯料，所述进料槽内设有挤压杆，所述挤压杆用于对所述金属坯料进行挤压，所述挤压杆与压力机相连。

可选的，所述进料槽内还设有挤压垫，所述挤压垫设于所述挤压杆与所述金属坯料之间。

可选的，所述支撑板上设有限位槽，所述挤出型材出口位于所述限位槽的槽底，所述限位槽的尺寸与所述挤压筒的外壁尺寸相适应，使所述挤压筒卡合于所述限位槽内。

可选的，在平行于所述支撑板的方向上，所述进料槽的尺寸小于所述挤压成形槽的尺寸，所述挤压模具卡合于所述挤压成形槽中，所述挤压模具的顶部与所述挤压成形槽的槽顶之间通过第一绝缘材料间隔开，所述第一绝缘材料上设有与所述挤压模具的进料口相对应的开孔；

所述挤压模具的侧壁与所述挤压成形槽的槽壁之间通过第二绝缘材料间隔开，所述挤压筒的底面与所述限位槽的槽底之间通过第二绝缘材料间隔开，所述挤压筒的侧壁与所述限位槽的槽壁之间通过第二绝缘材料间隔开。

可选的，所述第一绝缘材料为陶瓷垫片，所述第二绝缘材料为云母片；

所述挤压模具具有靠近所述进料口一端设置的挤压变形区以及位于所述挤压变形区与所述出料口之间的传输区，在平行于所述支撑板的方向上，所述挤压变形区的截面尺寸小于所述传输区的截面尺寸；所述第一绝缘材料上的开孔与所述挤压模具的进料口的大小相同。

可选的，所述电脉冲辅助热挤压成形装置还包括用于对所述挤压模具进行加热的加热装置，所述加热装置包括加热线圈、控制器以及温度传感器，所述加热线圈设于所述挤压筒周围用于对挤压筒进行加热，所述挤压筒能够将热量传至所述挤压模具对其进行加热，所述控制器能够控制所述加热线圈的加热温度，从而对所述挤压模具的温度进行控制，所述温度传感器的感测端固定于所述挤压筒的筒壁内，用于对所述挤压模具的温度进行监测，并且将监测到的温度值反馈至所述控制器，所述控制器能够根据监测的温度值对所述加热线圈的加热温度进行控制。

可选的，所述电脉冲辅助热挤压成形装置还包括底板以及设于所述底板与所述支撑板之间的数根支柱。

本发明还提供一种电脉冲辅助热挤压成形方法，采用如上文所述的电脉冲辅助热挤压成形装置实现，在所述电脉冲辅助热挤压成形装置中，金属坯料在温度、压力以及脉冲电流的共同作用下发生塑性变形。

可选的，所述金属坯料为镁合金，挤压速度为0.05mm/s-0.2mm/s，成形温度为350℃-400℃；脉冲电流为三角波脉冲，脉冲宽度为60-80μs，脉冲电压为60-80V，脉冲频率为250-350Hz。

本发明的有益效果：本发明的电脉冲辅助热挤压成形装置采用温度、压力及脉冲电流对金属坯料共同作用，使金属坯料发生挤压塑性变形，与现有的热挤压成形装置相比，本发明的电脉冲辅助热挤压成形装置能够降低成形压力(即压力机给予挤压杆的压力，也是挤压杆给予金属坯料的压力)，减少挤压模具的磨损，降低设备吨位需求；挤出型材的晶粒细化，第二相析出物更加细小、弥散分布，并且挤出型材的力学性能和表面光洁度提高。

本发明的电脉冲辅助热挤压成形方法通过选择合适的温度参数、挤压速度参数以及电脉冲参数，能够显著降低成形压力，细化晶粒，提升产品质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。

图1为本发明的电脉冲辅助热挤压成形装置的结构示意图；

图2为本发明的电脉冲辅助热挤压成形装置中的挤压筒的放大示意图；

图3为本发明的电脉冲辅助热挤压成形装置中的挤压模具的放大示意图；

图4A为采用本发明的电脉冲辅助热挤压成形装置在350℃不通电条件下对AZ91镁合金进行挤压成形后得到的挤出型材的晶粒结构图；

图4B为采用本发明的电脉冲辅助热挤压成形装置在350℃通电(60V/250Hz)条件下对AZ91镁合金进行挤压成形后得到的挤出型材的晶粒结构图；

图4C为采用本发明的电脉冲辅助热挤压成形装置在350℃并且通电(70V/250Hz)条件下对AZ91镁合金进行挤压成形后得到的挤出型材的晶粒结构图；

图5A为采用本发明的电脉冲辅助热挤压成形装置在350℃不通电条件下对AZ91镁合金进行挤压成形后得到的挤出型材的第二相析出物分布图；

图5B为采用本发明的电脉冲辅助热挤压成形装置在350℃通电(60V/250Hz)条件下对AZ91镁合金进行挤压成形后得到的挤出型材的第二相析出物分布图；

图5C为采用本发明的电脉冲辅助热挤压成形装置在350℃通电(70V/250Hz)条件下对AZ91镁合金进行挤压成形后得到的挤出型材的第二相析出物分布图；

图6为本发明的电脉冲辅助热挤压成形方法在不同电脉冲参数条件下的成形压力曲线图。

主要元件符号说明：

10、挤压筒；11、进料槽；12、挤压成形槽；20、支撑板；21、限位槽；215、挤出型材出口；30、脉冲电源；40、挤压模具；41、进料口；42、出料口；43、挤压变形区；44、传输区；51、挤压杆；52、挤压垫；61、第一绝缘材料；615、开孔；62、第二绝缘材料；70、加热装置；71、控制器；72、加热线圈；73、温度传感器；80、金属坯料；91、底板；92、支柱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本发明的各种实施例中，表述“A或/和B”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合，可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“横向”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

本发明基于以下原理实现：采用高能脉冲电流辅助热挤压成形时，电能、热能以及应变能的瞬间引入会对金属坯料80的微观结构和宏观性能产生影响，能够显著降低金属坯料80的变形抗力、提高塑性、改善制品组织性能、降低挤压件制品残余应力、可取消退火或减少中间退火，减少孔隙或愈合裂纹。

请参阅图1至图3，本发明提供一种电脉冲辅助热挤压成形装置，包括：挤压筒10、用于支撑所述挤压筒10的支撑板20以及脉冲电源30。

所述挤压筒10上设有相对设置并且底部相贯通的进料槽11与挤压成形槽12，所述挤压成形槽12的开口朝向所述支撑板20设置；所述挤压成形槽12内设有挤压模具40，所述挤压模具40具有进料口41与出料口42，所述支撑板20上设有挤出型材出口215，所述进料口41与所述进料槽11的底部相贯通，所述出料口42与所述支撑板20上的挤出型材出口215相贯通。

所述挤压筒10、所述挤压模具40以及所述支撑板20均具有导电特性，所述脉冲电源30的两极分别与所述挤压筒10和所述支撑板20电性相连，所述挤压模具40和所述支撑板20均与所述挤压筒10之间电性绝缘，并且所述挤压模具40与所述支撑板20之间电性连接。

具体的，所述进料槽11用于容置金属坯料80，所述进料槽11内设有挤压杆51，所述挤压杆51用于对所述金属坯料80进行挤压。可选的，所述挤压杆51与压力机(未图示)相连，所述压力机用于对所述挤压杆51施加压力，使所述挤压杆51对所述金属坯料80施加成形压力。

优选的，所述进料槽11内还设有挤压垫52，所述挤压垫52设于所述挤压杆51与所述金属坯料80之间，所述挤压垫52用于对压力进行分散，使所述金属坯料80表面的不同区域受力均匀。

可选的，所述脉冲电源30的正极与所述挤压筒10电性相连，所述脉冲电源30的负极与所述支撑板20电性相连。

本发明的电脉冲辅助热挤压成形装置的工作原理是：通过加热使挤压模具40的温度达到预设温度，保温一段时间使金属坯料80的温度稳定后，开始挤压，在挤压杆51的作用下，金属坯料80进入挤压模具40，此时打开脉冲电源30，脉冲电流从脉冲电源30的正极流至挤压筒10，再从挤压筒10流至金属坯料80，再从金属坯料80流至挤压模具40，然后从挤压模具40流至支撑板20，最后从支撑板20流至脉冲电源30的负极形成电流回路，位于挤压模具40内的金属坯料80在温度、压力及脉冲电流的综合作用下在挤压变形区(工作带)43内发生挤压塑性变形。

优选的，所述支撑板20上设有限位槽21，所述挤出型材出口215位于所述限位槽21的槽底，所述限位槽21的尺寸与所述挤压筒10的外壁尺寸相适应，使所述挤压筒10卡合于所述限位槽21内，从而能够利用所述限位槽21对所述挤压筒10起到限位的作用，避免所述挤压筒10在工作过程中产生水平方向的移动。

具体的，在平行于所述支撑板20的方向上，所述进料槽11的尺寸小于所述挤压成形槽12的尺寸，所述挤压模具40卡合于所述挤压成形槽12中，所述挤压模具40的顶部与所述挤压成形槽12的槽顶之间通过第一绝缘材料61间隔开，所述第一绝缘材料61上设有与所述挤压模具40的进料口41相对应的开孔615。

具体的，所述挤压模具40的侧壁与所述挤压成形槽12的槽壁之间通过第二绝缘材料62间隔开，所述挤压筒10的底面与所述限位槽21的槽底之间通过第二绝缘材料62间隔开，所述挤压筒10的侧壁与所述限位槽21的槽壁之间通过第二绝缘材料62间隔开。

优选的，所述第一绝缘材料61为陶瓷垫片，所述第二绝缘材料62为云母片。可以理解的是，所述云母片与陶瓷垫片均具有较好的绝缘性能和耐热性能，另外，所述陶瓷垫片还具有较高的机械强度与较好的耐磨性能，从而能够承受成形压力。

具体的，所述挤压模具40具有靠近所述进料口41一端设置的挤压变形区43以及位于所述挤压变形区43与所述出料口42之间的传输区44，在平行于所述支撑板20的方向上，所述挤压变形区43的截面尺寸小于所述传输区44的截面尺寸。由于金属坯料80需要在所述挤压变形区43内发生挤压塑性变形，因此电流需要集中流至所述挤压变形区43内的金属坯料80上，为实现这一技术效果，本发明在挤压模具40的表面设置第一绝缘材料61，并且设置所述第一绝缘材料61上的开孔615与所述挤压模具40的进料口41的大小相同，使电流能够集中流至所述挤压变形区43的金属坯料80上，再从所述金属坯料80依次流经挤压模具40与支撑板20，如果所述第一绝缘材料61上的开孔615过大的话，那么从挤压筒10传至金属坯料80的电流不会集中流至所述挤压变形区43的金属坯料80上，而是会分散出一部分流至所述挤压模具40上，这部分电流会从所述挤压模具40直接流至支撑板20，而不会对所述挤压变形区43的金属坯料80产生作用，从而造成浪费，当所述第一绝缘材料61上的开孔615与所述挤压模具40的进料口41的大小相同时，从挤压筒10传至所述金属坯料80的电流会集中流至所述挤压变形区43的金属坯料80上，使脉冲电流的利用效率提高，节约能耗，提高成形效果。

具体的，所述电脉冲辅助热挤压成形装置还包括用于对所述挤压模具40进行加热的加热装置70，所述加热装置70包括加热线圈72、控制器71以及温度传感器73，所述加热线圈72设于所述挤压筒10周围用于对挤压筒10进行加热，所述挤压筒10能够将热量传至所述挤压模具40对其进行加热，所述控制器71能够控制所述加热线圈72的加热温度，从而对所述挤压模具40的温度进行控制，所述温度传感器73的感测端固定于所述挤压筒10的筒壁内，用于对所述挤压模具40的温度进行监测，并且将监测到的温度值反馈至所述控制器71，所述控制器71能够根据监测的温度值对所述加热线圈72的加热温度进行控制。

具体的，所述控制器71包括PID控制器与功率控制器，所述PID控制器能够接收所述温度传感器73监测到的温度值并对所述功率控制器发出指示信号，所述功率控制器接收指示信号后，根据指示信号对所述加热线圈72的加热功率进行调节。优选的，所述温度传感器73为热电偶温度传感器。

可以理解的是，在受热稳定后，所述挤压筒10和所述挤压模具40的温度基本相同，因此通过对所述挤压筒10的温度进行监测即可反映所述挤压模具40的温度。

可选的，所述电脉冲辅助热挤压成形装置还包括底板91以及设于所述底板91与所述支撑板20之间的数根支柱92。

可选的，所述挤压筒10、所述挤压模具40、所述挤压杆51以及所述挤压垫52的材料均为H13钢；所述支撑板20、所述支柱92以及所述底板91的材料均为45#钢。

基于上述电脉冲辅助热挤压成形装置，本发明还提供一种电脉冲辅助热挤压成形方法，采用上述电脉冲辅助热挤压成形装置实现，在所述电脉冲辅助热挤压成形装置中，金属坯料80在温度、压力以及脉冲电流的共同作用下发生塑性变形。

在本发明的一实施例中，所述金属坯料80为镁合金棒，例如AZ91镁合金棒。

可以理解的是，金属坯料80的挤压成形需要一定的成形温度，成形温度的控制对于成形压力以及挤出型材的质量影响很大，因此合适的温度工艺参数选择很重要。在电脉冲辅助加热挤压成形过程中，在温度热效应的作用下，基于电脉冲的电致塑性效应可降低成形压力、细化晶粒、提升产品质量。另外，脉冲电源30工艺参数的选择对镁合金挤出型材性能影响也非常大，当电脉冲参数过小时，脉冲电流产生的电致塑性效应较弱，对镁合金挤出型材性能影响很小；当电脉冲参数过大时，脉冲电流的热效应在高温下会促进镁合金晶粒的长大，导致挤出型材性能降低，因此脉冲电流的工艺参数选择十分重要。

本发明的电脉冲辅助热挤压成形方法的一实施例为：所述金属坯料80为镁合金(例如AZ91镁合金)，挤压速度为0.05mm/s-0.2mm/s(例如0.1mm/s)，成形温度为350℃-400℃(例如375℃)；脉冲电流为三角波脉冲，脉冲宽度为60-80μs(例如70μs)，脉冲电压为60-80V(例如70V)，脉冲频率为250-350Hz(例如300Hz)，有效值电流密度(J_r)为5-11A/mm²，峰值电流密度(J_p)为50-100A/mm²。

图4A为采用本发明的电脉冲辅助热挤压成形装置在350℃不通电条件下对AZ91镁合金进行挤压成形后得到的挤出型材的晶粒结构图，如图4A所示，在挤压温度350℃并且不通电的条件下，AZ91镁合金材料的晶粒细化效果不明显。

图4B为采用本发明的电脉冲辅助热挤压成形装置在350℃通电(60V/250Hz)条件下对AZ91镁合金进行挤压成形后得到的挤出型材的晶粒结构图，如图4B所示，在挤压温度350℃并且通电(60V/250Hz)的条件下，AZ91镁合金材料的晶粒细化效果也不明显。

图4C为采用本发明的电脉冲辅助热挤压成形装置在350℃并且通电(70V/250Hz)条件下对AZ91镁合金进行挤压成形后得到的挤出型材的晶粒结构图，如图4C所示，在挤压温度350℃并且通电(70V/250Hz)的条件下，AZ91镁合金材料的晶粒细化效果较好。

通过对图4A、图4B、图4C进行对比可以发现，当没有通电(图4A)或者电脉冲参数较小(图4B)时，AZ91镁合金材料的晶粒细化效果都不明显。当电脉冲参数较大且满足工艺要求时，AZ91镁合金材料的晶粒细化效果较好，从图4C中可以看出，当脉冲电压升至70V时，AZ91镁合金材料的晶粒尺寸已得到明显细化。

图5A为采用本发明的电脉冲辅助热挤压成形装置在350℃不通电条件下对AZ91镁合金进行挤压成形后得到的挤出型材的第二相析出物分布图；图5B为采用本发明的电脉冲辅助热挤压成形装置在350℃通电(60V/250Hz)条件下对AZ91镁合金进行挤压成形后得到的挤出型材的第二相析出物分布图；图5C为采用本发明的电脉冲辅助热挤压成形装置在350℃通电(70V/250Hz)条件下对AZ91镁合金进行挤压成形后得到的挤出型材的第二相析出物分布图。

如图5A所示，当不加电时挤出型材表面析出了大量的Mg₁₇Al₁₂，但尺寸较大，并在晶界上连续、集中分布，在外力作用下，容易出现微裂纹，对挤出型材的力学性能有负面作用。

如图5B和图5C所示，在脉冲电流的作用下，Mg₁₇Al₁₂相的尺寸相对于不加电时(图5A)明显减小，尤其在图5C中，当脉冲电压升至70V时，Mg₁₇Al₁₂相的尺寸基本都小于1μm，并且在晶界和晶粒内部均呈现出弥散、均匀分布，这将有助于挤出型材力学性能的改善。

本发明的电脉冲辅助热挤压成形装置采用温度、压力及脉冲电流对金属坯料80共同作用，使金属坯料80发生挤压塑性变形，与现有的热挤压成形装置相比，本发明的电脉冲辅助热挤压成形装置能够降低成形压力(即压力机给予挤压杆51的压力，也是挤压杆51给予金属坯料80的压力)，减少挤压模具40的磨损，降低设备吨位需求；挤出型材的晶粒细化，第二相析出物更加细小、弥散分布，并且挤出型材的力学性能和表面光洁度提高。

图6为本发明的电脉冲辅助热挤压成形方法在不同电脉冲参数条件下的成形压力曲线图，如图6所示，在不通电的情况下，本发明的电脉冲辅助热挤压成形方法需要的最大成形压力为227KN，在脉冲电压为60V时，本发明的电脉冲辅助热挤压成形方法需要的最大成形压力为225KN，在脉冲电压为70V时，本发明的电脉冲辅助热挤压成形方法需要的最大成形压力为215KN，可以看出，当电脉冲参数较大且满足工艺要求时，AZ91镁合金材料挤压成形所需要的成形压力显著降低。

本发明的电脉冲辅助热挤压成形装置中的挤压模具40可以自由更换，通过更换不同的挤压模具40可以方便挤出各种规格和形状的型材，如可以采用平模挤出各种截面的实心型材，也可以采用分流模挤出各种截面的空心型材。

由于本发明中所涉及的各参数的数值范围在上述实施例中不可能全部体现，但本领域的技术人员完全可以想象到只要落入上述各数值范围内的任何数值均可实施本发明，当然也包括若干项数值范围内具体值的任意组合。此处，出于篇幅的考虑，省略了给出某一项或多项数值范围内具体值的实施例，此不应当视为本发明的技术方案的公开不充分。

以上所述仅为本发明的较佳实施事例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电脉冲辅助热挤压成形装置，其特征在于，包括：挤压筒、用于支撑所述挤压筒的支撑板以及脉冲电源；

所述挤压筒上设有相对设置并且底部相贯通的进料槽与挤压成形槽，所述挤压成形槽的开口朝向所述支撑板设置；所述挤压成形槽内设有挤压模具，所述挤压模具具有进料口与出料口，所述支撑板上设有挤出型材出口，所述进料口与所述进料槽的底部相贯通，所述出料口与所述支撑板上的挤出型材出口相贯通；

所述挤压筒、所述挤压模具以及所述支撑板均具有导电特性，所述脉冲电源的两极分别与所述挤压筒和所述支撑板电性相连，所述挤压模具和所述支撑板均与所述挤压筒之间电性绝缘，并且所述挤压模具与所述支撑板之间电性连接；

所述支撑板上设有限位槽，所述挤出型材出口位于所述限位槽的槽底，所述限位槽的尺寸与所述挤压筒的外壁尺寸相适应，使所述挤压筒卡合于所述限位槽内；

在平行于所述支撑板的方向上，所述进料槽的尺寸小于所述挤压成形槽的尺寸，所述挤压模具卡合于所述挤压成形槽中，所述挤压模具的顶部与所述挤压成形槽的槽顶之间通过第一绝缘材料间隔开，所述第一绝缘材料上设有与所述挤压模具的进料口相对应的开孔；

所述挤压模具的侧壁与所述挤压成形槽的槽壁之间通过第二绝缘材料间隔开，所述挤压筒的底面与所述限位槽的槽底之间通过第二绝缘材料间隔开，所述挤压筒的侧壁与所述限位槽的槽壁之间通过第二绝缘材料间隔开。

2.如权利要求1所述的电脉冲辅助热挤压成形装置，其特征在于，所述进料槽用于容置金属坯料，所述进料槽内设有挤压杆，所述挤压杆用于对所述金属坯料进行挤压，所述挤压杆与压力机相连。

3.如权利要求2所述的电脉冲辅助热挤压成形装置，其特征在于，所述进料槽内还设有挤压垫，所述挤压垫设于所述挤压杆与所述金属坯料之间。

4.如权利要求1所述的电脉冲辅助热挤压成形装置，其特征在于，所述第一绝缘材料为陶瓷垫片，所述第二绝缘材料为云母片；

所述挤压模具具有靠近所述进料口一端设置的挤压变形区以及位于所述挤压变形区与所述出料口之间的传输区，在平行于所述支撑板的方向上，所述挤压变形区的截面尺寸小于所述传输区的截面尺寸；所述第一绝缘材料上的开孔与所述挤压模具的进料口的大小相同。

5.如权利要求1所述的电脉冲辅助热挤压成形装置，其特征在于，所述电脉冲辅助热挤压成形装置还包括用于对所述挤压模具进行加热的加热装置，所述加热装置包括加热线圈、控制器以及温度传感器，所述加热线圈设于所述挤压筒周围用于对挤压筒进行加热，所述挤压筒能够将热量传至所述挤压模具对其进行加热，所述控制器能够控制所述加热线圈的加热温度，从而对所述挤压模具的温度进行控制，所述温度传感器的感测端固定于所述挤压筒的筒壁内，用于对所述挤压模具的温度进行监测，并且将监测到的温度值反馈至所述控制器，所述控制器能够根据监测的温度值对所述加热线圈的加热温度进行控制。

6.如权利要求1所述的电脉冲辅助热挤压成形装置，其特征在于，所述电脉冲辅助热挤压成形装置还包括底板以及设于所述底板与所述支撑板之间的数根支柱。

7.一种电脉冲辅助热挤压成形方法，采用如权利要求1至6任一项所述的电脉冲辅助热挤压成形装置实现，在所述电脉冲辅助热挤压成形装置中，金属坯料在温度、压力以及脉冲电流的共同作用下发生塑性变形。

8.如权利要求7所述的电脉冲辅助热挤压成形方法，其特征在于，所述金属坯料为镁合金，挤压速度为0.05mm/s-0.2mm/s，成形温度为350℃-400℃；脉冲电流为三角波脉冲，脉冲宽度为60-80μs，脉冲电压为60-80V，脉冲频率为250-350Hz。