CN113118280A - 一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置，包括有压制部分和承载部分；压制部分包括有压板，压板上部设有多个可沿垂直方向运动的丝杠，丝杠下端与压板上表面相连接，压板下部设有套板，套板呈L形，套板的水平段与压板下底面经模柄相连接，套板的垂直段上设有套孔，套孔内套接有凸模；承载部分包括有固定块，固定块顶部设有凹模，凹模与凸模相匹配。本发明进一步提供一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的方法。本发明提供的一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置及方法，自动化程度高，温度可控，具有成形时间短，回弹量少，能量利用率高，异形截面管件表面质量较高等优点。

Description

一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置及方法

技术领域

本发明属于难成形材料的冲压成形领域，涉及一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置及方法，具体涉及一种采用电辅助加热板材制备难变形高强度合金管材的装置及方法。

背景技术

采用轻质高强度材料所制备的空心构件来替代传统低碳钢材零件是汽车零部件及飞机构件结构轻量化的必然趋势。然而，轻质高强度材料(如钛合金、镁合金、铝合金、高强钢等)在常温条件下的低塑性及塑性变形后较大的回弹一直是生产制造业及科学界所关注的焦点。而且，为满足航空领域以及汽车领域中特殊的用途，异性截面空心构件发挥着越来越重要的作用。

为解决轻质高强度材料制备管材过程中的难成形性，目前工业生产中主要采取热滚弯、热拉拔、热挤压的方式。然而，传统热成形工艺也存在诸多缺点，板料需在加热炉中通过热传导及热辐射的形式加热到成形温度后进行成形，因此，板料传递过程中温度降幅较大、能量损失严重，而且，板料表面存在脱碳及严重氧化等问题，影响成形件的尺寸精度及表面粗糙度。由于金属材料自身存在电阻，将电流引入到板料中时利用焦耳热效应对板料进行自阻加热是一种加热速度快。能源消耗低的绿色高效的加热方法。诸多研究表明电流对金属塑形变形过程中所产生的电致塑性效应能够显著提高材料成形性、降低材料塑性变形抗力、减少成形件回弹、改善材料显微组织性能等，因此可将电辅助加热技术应用到难变形材料的管材制备过程中。

公开号为CN107297400A的中国专利公开了一种难成形材料两轴电辅助加热滚弯成形的方法，该专利通过伺服电机及丝杠系统控制两轴之间的压入量及两轴的转速，在电流加热到板料预定成形温度后进行滚弯成形。在此专利所叙述的实施列中，电辅助加热过程中需对装置进行多处绝缘处理，绝缘过程较为繁琐，而且，由于板料变形部分与未变形部分存在较大的温度差，滚弯过程中由于热应力的存在会使得成形件发生翘曲，成形零件质量较差。

公开号为CN103624098B的中国专利公开了一种电塑性管材挤压成型装置，该专利的特点在于将坯料置于绝缘挤压筒中通过挤压芯轴及导电模块将脉冲电流引入到坯料中，通过对坯料进行自阻加热，在绝缘挤压动模及挤压垫的作用推动加热后的板料，在电阻模块及芯轴具体几何尺寸的限制下成形出所需形状的管材。由于此装置的局限性，在管材成形末端电流无法引入到未变形端(短路)，从而造成管材末端质量较差。

公开号为CN103521588A的中国专利公开了一种电流辅助钛合金波纹管热成形模具及方法，该专利的特点是将电流引入到钛合金管材中，由于钛合金管材自身电阻的存在，管材温度降不断上升，待温度达到所成形的温度后，管内将通入高压气体，在模具型腔几何尺寸的限制以及管材两端轴向进给的作用下成形出所需的钛合金波纹管材。此方法中的装置结构较为复杂，且成形温度不易检测及控制。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置及方法，开发一种新的电辅助加热板材成形出异形截面空心构件，来解决传统成形过程工艺中装置的结构复杂、成形件回弹较大、管件焊后焊缝质量较差、焊接热处理工艺过程较为繁琐等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置，包括有压制部分和承载部分；所述压制部分包括有压板，所述压板上部设有多个可沿垂直方向运动的丝杠，所述丝杠下端与压板上表面相连接，所述压板下部设有套板，所述套板呈L形，所述套板的水平段与压板下底面经模柄相连接，所述套板的垂直段上设有套孔，所述套孔内套接有凸模；所述承载部分包括有固定块，所述固定块顶部设有凹模，所述凹模与凸模相匹配。

优选地，所述丝杠下端与压板上表面之间可拆卸式连接。

更优选地，所述丝杠下端与压板上表面之间经双头螺栓与螺母进行可拆卸式螺纹连接。

优选地，所述丝杠与沿水平方向运动的蜗杆之间匹配传动。

更优选地，所述丝杠外套接有圆锥滚子轴承，所述蜗杆的外表面上设有蜗轮，所述圆锥滚子轴承与蜗轮之间匹配传动。

更优选地，所述蜗杆两端分别设有转动轴承和电机，所述转动轴承套接在所述蜗杆一端外，所述电机与蜗杆另一端相连接，所述电机与蜗杆之间设有联轴器。

进一步优选地，所述转动轴承下方设有第一机柜，所述第一机柜中空且内设有红外测温仪。

进一步优选地，所述电机下方设有第二机柜，所述第二机柜中空且由上至下内设有变压器、电源，所述第二机柜一侧设有控制面板。

更优选地，所述蜗杆外设有机架，所述机架底部设有底板，所述底板两端分别与第一机柜、第二机柜的顶面相连接，所述丝杠由上至下依次贯穿机架、底板。

进一步优选地，所述压板上设有位移传感器，所述位移传感器经伸缩杆与底板相连接。

优选地，所述模柄由上至下依次贯穿压板、套板的水平段，所述压板与套板的水平段之间的模柄上设有受力传感器。

优选地，所述凸模的材质为铜合金。所述凸模的导电性好。

优选地，所述凸模外套设有绝缘套筒，所述绝缘套筒一端与套孔相连接。

优选地，所述固定块的下方设有基座。

优选地，所述凹模包括有内侧构成向上凹面的第一凹模块和第二凹模块，所述第一凹模块和第二凹模块的外侧设有凹模基块，所述凹模基块顶部设有板料挡板，所述第一凹模块和第二凹模块的底部设有顶板，所述顶板下部设有多个弹簧。

更优选地，所述第一凹模块和第二凹模块上分别设有固定轴，所述固定轴分别贯穿所述第一凹模块和第二凹模块的前后壁。

本发明第二方面提供一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的方法，采用上述装置，包括以下步骤：

1)将板料置于凹模上，通电加热后监测板料的温度变化；

2)当板料的表面温度达到成形温度时停止加热，启动丝杠沿垂直方向运动，带动压板下行，使凸模与板料接触用于让板料下陷入凹模中以成形为管材，同步监测凸模的位移及施力变化；

3)停止丝杠运动，使凸模和凹模保持位置不变，对成形的管材进行通电校形；

4)校形后再启动丝杠沿垂直方向运动，带动压板上行，使凸模与板料脱离接触，并使凹模恢复到初始位置，以获得所需管材。

步骤1)中，所述板料需要确定其几何尺寸。根据成形后异性截面空心构件的周长来计算所需的难变形高强度板料的几何尺寸。

步骤1)中，所述板料为难变形高强度板材。所述难变形高强度板材一般是指超高强钢或钛合金。

优选地，步骤1)中，所述板料置于凹模上通过板料挡板进行限位。

优选地，步骤1)中，所述通电加热的脉冲电流为50-150A/mm²。

优选地，步骤1)中，所述通电加热是通过控制面板向电源发送通电信号，电源接收通电信号后经变压器向凹模通电，进而使置于凹模上的板料加热。

优选地，步骤1)中，所述监测板料的温度变化是通过控制面板向电源发送通电信号，电源接收通电信号后经变压器向红外测温仪提供电流，启动红外测温仪对板料的温度变化进行监测，红外测温仪将监测到的温度变化信号发送至控制面板，由控制面板接收温度变化信号后转换为数字信号在显示屏上输出显示。

优选地，步骤2)中，所述停止加热是通过控制面板向电源发送断电信号，电源接收断电信号后停止经变压器向凹模通电，进而使置于凹模上的板料停止加热。

优选地，步骤2)或4)中，所述启动丝杠沿垂直方向运动是通过控制面板向电源发送通电信号，电源接收通电信号后经变压器向电机提供电流，启动电机通过联轴器带动蜗杆沿水平方向转动，由蜗杆转动带动涡轮转动，再由涡轮转动带动圆锥滚子轴承转动，从而带动丝杠沿垂直方向运动。

优选地，步骤2)中，所述监测凸模的位移变化是通过位移传感器测定丝杠上下升降位置，从而监测凸模的位移变化，向控制面板发送位移变化信号，由控制面板接收位移变化信号后转换为数字信号在显示屏上输出显示。

优选地，步骤2)中，所述监测凸模的施力变化是通过受力传感器测定凸模的下压力变化，向控制面板发送力变化信号，由控制面板接收力变化信号后转换为数字信号在显示屏上输出显示。

优选地，步骤2)中，所述成形在成形温度下保温4-6分钟，优选为5分钟。

将所述成形的时间控制在很短的范围内，来降低板料温度的耗散，控制成形质量。

优选地，步骤2)中，所述成形温度不小于奥氏体化温度。所述成形温度根据具体的钢材而定。

上述成形的管材，可通过改变凸模与凹模的形状来成形出不同异性截面尺寸的管件。

优选地，步骤2)中，所述凹模基块为绝缘体。

优选地，步骤3)中，所述停止丝杠运动是通过控制面板向电源发送断电信号，电源接收断电信号后经变压器停止向电机提供电流，停止电机通过联轴器带动蜗杆沿水平方向转动，由于蜗杆停止转动带动涡轮停止转动，再由涡轮停止转动带动圆锥滚子轴承停止转动，从而停止丝杠沿垂直方向运动。

优选地，步骤3)中，所述通电校形的脉冲电流控制在45-55A/mm²，优选为50A/mm²。

优选地，步骤4)中，所述凹模恢复到初始位置是通过弹簧受压后反弹，推动顶板向上，从而推动凹模中的第一凹模块和第二凹模块恢复到初始位置。

优选地，步骤4)中，所述凹模下方的顶板上表面设有绝缘层。所述绝缘层采用绝缘漆对凹模、固定块、基座进行绝缘。

优选地，步骤4)中，所述管材还要进行焊接。

更优选地，所述焊接选自激光焊、搅拌摩擦焊中的一种。

上述电源提供的是脉冲电流。

如上所述，本发明提供的一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置及方法，具有以下有益效果：

(1)本发明提供的一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置及方法，自动化程度高，温度可控，可在同一模具上完成异性截面管件的成形及校形，可成形出任意截面的异形管件。

(2)本发明提供的一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置及方法，较传统炉式加热而言，避免了炉式加热板料在运输过程中的能量耗散，采用电加热的方式提高了能量利用率。而且电流辅助加热时间较短，能有效减少板料表面氧化，提高了成形件的表面质量。其相对于传统炉式加热而言，具有成形时间短，能量利用率高，异性截面管件表面质量较高等优点。

(3)本发明提供的一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置及方法，可通过红外测温仪所观测到温度变化数据反馈给计算机，来实时改变所输出的电流大小，从而实现板料加热温升速率的可控性。

(4)本发明提供的一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置及方法，通过信号反馈给计算机来控制伺服系统以及电流输出，提高了生产过程中的可控性，有助于产品质量的提高。

(5)本发明提供的一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置及方法，可通过改变硬质铜合金凹模以及硬质铜合金凸模的几何形状来成形出不同截面的异性管材。

(6)本发明提供的一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置及方法，成形后即可对异形截面通入脉冲电流进行校形，不需要其他的校形装置，减少了校形设备的成本，降低了工艺的复杂性。

(7)本发明提供的一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置及方法，利用难变形金属材料的自阻，通入电流对其进行自阻加热，在微机控制系统以及蜗轮蜗杆传动系统及丝杠结构作用下，采用步进电机间接驱动硬质合金铜合金凸模的运动，通过硬质合金铜合金凹模的旋转挤压完成异性截面管件的成形，之后利用脉冲电流的电致塑性来减少成形件回弹，完成对异性截面管件的校形。

附图说明

图1显示为本发明的一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置的板料加热阶段的结构示意图。

图2显示为本发明的一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置的板料成形阶段或校形阶段的结构示意图。

图3显示为本发明的一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置的板料加热阶段的局部放大结构示意图。

图4显示为本发明的一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置的板料成形阶段或校形阶段的局部放大结构示意图。

图5显示为本发明的一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的方法中不同阶段通电曲线图。

附图标记

1 压板

2 丝杠

3 套板

4 模柄

5 套孔

6 凸模

7 固定块

8 凹模

81 第一凹模块

82 第二凹模块

83 凹模基块

84 板料挡板

85 顶板

86 弹簧

87 固定轴

9 蜗杆

10 圆锥滚子轴承

11 蜗轮

12 转动轴承

13 电机

14 联轴器

15 第一机柜

16 红外测温仪

17 第二机柜

18 变压器

19 电源

20 控制面板

21 机架

22 底板

23 位移传感器

24 伸缩杆

25 受力传感器

26 绝缘套筒

27 基座

28 板料

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明提供一种难变形高强度合金管材的制备装置，如图1-4所示，包括有压制部分和承载部分；所述压制部分包括有压板，所述压板上部设有多个可沿垂直方向运动的丝杠，所述丝杠下端与压板上表面相连接，所述压板下部设有套板，所述套板呈L形，所述套板的水平段与压板下底面经模柄相连接，所述套板的垂直段上设有套孔，所述套孔内套接有凸模；所述承载部分包括有固定块，所述固定块顶部设有凹模，所述凹模与凸模相匹配。

在本发明提供的一种难变形高强度合金管材的制备装置中，如图1-4所示，所述丝杠下端与压板上表面之间可拆卸式连接。

在一个优选的实施例中，如图1-4所示，所述丝杠下端与压板上表面之间经双头螺栓与螺母进行可拆卸式螺纹连接。保证了在丝杠带动下的压板升降的稳定性。

在本发明提供的一种难变形高强度合金管材的制备装置中，如图1-2所示，所述丝杠与沿水平方向运动的蜗杆之间匹配传动。

在一个优选的实施例中，如图1-2所示，所述丝杠外套接有圆锥滚子轴承，所述蜗杆的外表面上设有蜗轮，所述圆锥滚子轴承与蜗轮之间匹配传动。

所述圆锥滚子轴承与蜗杆之间匹配传动的方式为常规的轴相接的锥齿轮传动方式，具体来说，即水平方向的蜗轮传动垂直方向的圆锥滚子轴承。从而通过水平方向的蜗轮转动带动垂直方向的圆锥滚子轴承转动。

在一个优选的实施例中，如图1-2所示，所述蜗杆两端分别设有转动轴承和电机，所述转动轴承套接在所述蜗杆一端外，所述电机与蜗杆另一端相连接，所述电机与蜗杆之间设有联轴器。通过电机为水平方向的蜗轮转动提供动力。

在进一步优选的实施例中，如图1-2所示，所述转动轴承下方设有第一机柜，所述第一机柜中空且内设有红外测温仪。

所述第一机柜用于支撑转动轴承，并放置、架设红外测温仪。

所述红外测温仪的红外线测试位置位于板料表面处。所述红外测温仪用于测定板料表面的温度。

所述红外测温仪为常规使用的红外测温仪。

在进一步优选的实施例中，如图1-2所示，所述电机下方设有第二机柜，所述第二机柜中空且由上至下内设有变压器、电源，所述第二机柜一侧设有控制面板，所述电源经变压器分别与电机、控制面板、凹模相连接，所述控制面板还与电机相连接。

所述第一机柜用于支撑电机，并放置变压器、电源等设备。

上述变压器、电源均为常规使用的变压器、电源。上述电机为常规使用的伺服电机。上述控制面板为常规使用的带有液晶显示屏的控制面板。

在进一步优选的实施例中，所述电源经变压器与红外测温仪相连接，所述红外测温仪还与控制面板相连接。

所述控制面板包括有控制器，所述控制器为常规使用的控制器。本领域技术人员均了解，所述控制器的计算比较、判断、输出指令过程、均可以利用现有技术中的集成电路模块、可编程逻辑器件、其它硬件或安装相应的软件模块来实现。

所述控制器上存储有计算机程序，所述计算机程序在被执行时，可实现通过控制器调控电源、电机、红外测温仪、受力传感器等部件的运行。

在一个优选的实施例中，如图1-4所示，所述蜗杆外设有机架，所述机架底部设有底板，所述底板两端分别与第一机柜、第二机柜的顶面相连接，所述丝杠由上至下依次贯穿机架、底板。所述机架用于为蜗杆和丝杠提供遮挡和支撑。

在进一步优选的实施例中，如图1-2所示，所述压板上设有位移传感器，所述位移传感器经伸缩杆与底板相连接。所述位移传感器用于测定丝杠上下升降位置。

具体来说，所述位移传感器与控制面板相连接。

在本发明提供的一种难变形高强度合金管材的制备装置中，如图1-2所示，所述模柄由上至下依次贯穿压板、套板的水平段，所述压板与套板的水平段之间的模柄上设有受力传感器。所述受力传感器用于测定压板的下压受力数据。

具体来说，所述受力传感器与控制面板相连接。

在本发明提供的一种难变形高强度合金管材的制备装置中，所述凸模的材质为铜合金。

在本发明提供的一种难变形高强度合金管材的制备装置中，如图1-4所示，所述凸模外套设有绝缘套筒，所述绝缘套筒一端与套孔相连接。

在本发明提供的一种难变形高强度合金管材的制备装置中，如图1-4所示，所述固定块的下方设有基座。所述基座用于支撑固定块。

在本发明提供的一种难变形高强度合金管材的制备装置中，如图1-4所示，所述凹模包括有内侧构成向上凹面的第一凹模块和第二凹模块，所述第一凹模块和第二凹模块的外侧设有凹模基块，所述凹模基块顶部设有板料挡板，所述第一凹模块和第二凹模块的底部设有顶板，所述顶板下部设有多个弹簧。

在一个优选的实施例中，所述第一凹模块和第二凹模块的材质为铜合金。所述第一凹模块和第二凹模块的导电性好。

在一个优选的实施例中，所述凹模基块的材质为陶瓷。

在一个优选的实施例中，所述弹簧为氮气弹簧。

在一个优选的实施例中，所述板料挡板的材质为云母。

在一个优选的实施例中，如图1-4所示，所述第一凹模块和第二凹模块上分别设有固定轴，所述固定轴分别贯穿所述第一凹模块和第二凹模块的前后壁。所述固定轴作为成形过程中凹模的转轴。

所述凹模与凸模相匹配是指，凸模下压后，能够与凹模形成管材形状。

实施例1

根据成形后异性截面空心构件的周长来计算所需的难变形高强度板料的几何尺寸，将确定几何尺寸的板料置于凹模上，通过云母材质的板料挡板对板料进行限位。通过控制面板设置加热及校形时所需的电流参数，电源及变压器放置在第二机柜中，将电源经变压器输出的电流通过两根导线引入到凹模中。通过控制面板向电源发送通电信号，电源接收通电信号后经变压器向凹模通电，脉冲电流为100A/mm²，进而使置于凹模上的板料加热。同时，通过控制面板向电源发送通电信号，电源接收通电信号后经变压器向红外测温仪提供电流，启动红外测温仪对板料的温度变化进行监测，红外测温仪将监测到的温度变化信号发送至控制面板，由控制面板接收温度变化信号后转换为数字信号在显示屏上输出显示。

当红外测温仪测定板料的表面温度达到成形温度时保温，通过控制面板向电源发送断电信号，电源接收断电信号后停止经变压器向凹模通电，进而使置于凹模上的板料停止加热。通过控制面板向电源发送通电信号，电源接收通电信号后经变压器向电机提供电流，启动电机通过联轴器带动蜗杆沿水平方向转动，由蜗杆转动带动涡轮转动，再由涡轮转动带动圆锥滚子轴承转动，从而带动丝杠沿垂直方向运动，带动压板下行，使凸模与板料接触用于让板料下陷入凹模中以成形为管材。同步监测凸模的位移变化，即通过位移传感器测定丝杠上下升降位置，从而监测凸模的位移变化，向控制面板发送位移变化信号，由控制面板接收位移变化信号后转换为数字信号在显示屏上输出显示。同步监测凸模的施力变化，即通过受力传感器测定凸模的下压力变化，向控制面板发送力变化信号，由控制面板接收力变化信号后转换为数字信号在显示屏上输出显示。其中，成形温度为板料的奥氏体化温度，成形的时间控制在很短的范围内，具体保温时间为5分钟，来降低板料温度的耗散，控制成形质量。

当成形结束后，通过控制面板向电源发送断电信号，电源接收断电信号后经变压器停止向电机提供电流，停止电机通过联轴器带动蜗杆沿水平方向转动，由于蜗杆停止转动带动涡轮停止转动，再由涡轮停止转动带动圆锥滚子轴承停止转动，从而停止丝杠沿垂直方向运动，使凸模和凹模保持位置不变。然后，对成形的管材进行通电校形，通电校形的脉冲电流为50A/mm²。上述加热及校形过程中需要考虑电流的绝缘问题，对于凹模来说可在凸模端部添加绝缘套筒进行绝缘，在顶板上表面均匀涂抹一层绝缘漆进行凹模、固定块及基座的绝缘。加热阶段、成形阶段、校形阶段的通电情况如图5所示。

校形过程结束后，通过控制面板向电源发送通电信号，电源接收通电信号后经变压器向电机提供电流，启动电机通过联轴器带动蜗杆沿水平方向转动，由蜗杆转动带动涡轮转动，再由涡轮转动带动圆锥滚子轴承转动，从而带动丝杠沿垂直方向运动，带动压板上行，使凸模与板料脱离接触。再通过氮气弹簧受压后反弹，推动顶板向上，从而推动凹模中的第一凹模块和第二凹模块恢复到初始位置。取出成形好的异性截面管材进行焊接，即得所需管材样品1#。

对比例1

按现有的热成形工艺对难成形材料进行冲压成形制备管材，具体可以为热滚弯、热拉拔、热挤压的方式，制备获得管材样品1*。

将管材样品1*与上述管材样品1#进行比较可知，相对于传统炉式加热而言，本发明制备的管材样品1#具有成形时间短、回弹量少、能量利用率高，异性截面管件表面质量较高等优点。

综上所述，本发明提供的一种难变形高强度合金管材的制备装置及方法，自动化程度高，温度可控，具有成形时间短，能量利用率高，异性截面管件表面质量较高等优点。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置，其特征在于，包括有压制部分和承载部分；所述压制部分包括有压板(1)，所述压板(1)上部设有多个可沿垂直方向运动的丝杠(2)，所述丝杠(2)下端与压板(1)上表面相连接，所述压板(1)下部设有套板(3)，所述套板(3)呈L形，所述套板(3)的水平段与压板(1)下底面经模柄(4)相连接，所述套板(3)的垂直段上设有套孔(5)，所述套孔(5)内套接有凸模(6)；所述承载部分包括有固定块(7)，所述固定块(7)顶部设有凹模(8)，所述凹模(8)与凸模(6)相匹配。

2.根据权利要求1所述的一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置，其特征在于，所述丝杠(2)与沿水平方向运动的蜗杆(9)之间匹配传动；所述丝杠(2)外套接有圆锥滚子轴承(10)，所述蜗杆(9)的外表面上设有蜗轮(11)，所述圆锥滚子轴承(10)与蜗轮(11)之间匹配传动；所述蜗杆(9)两端分别设有转动轴承(12)和电机(13)，所述转动轴承(12)套接在所述蜗杆(9)一端外，所述电机(13)与蜗杆(9)另一端相连接，所述电机(13)与蜗杆(9)之间设有联轴器(14)。

3.根据权利要求2所述的一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置，其特征在于，所述转动轴承(12)下方设有第一机柜(15)，所述第一机柜(15)中空且内设有红外测温仪(16)；所述电机(13)下方设有第二机柜(17)，所述第二机柜(17)中空且由上至下内设有变压器(18)、电源(19)，所述第二机柜(17)一侧设有控制面板(20)。

4.根据权利要求2所述的一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置，其特征在于，所述蜗杆(9)外设有机架(21)，所述机架(21)底部设有底板(22)，所述底板(22)两端分别与第一机柜(15)、第二机柜(17)的顶面相连接，所述丝杠(2)由上至下依次贯穿机架(21)、底板(22)；所述压板(1)上设有位移传感器(23)，所述位移传感器(23)经伸缩杆(24)与底板(22)相连接。

5.根据权利要求1所述的一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置，其特征在于，所述模柄(4)由上至下依次贯穿压板(1)、套板(3)的水平段，所述压板(1)与套板(3)的水平段之间的模柄(4)上设有受力传感器(25)。

6.根据权利要求1所述的一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置，其特征在于，所述凸模(6)外套设有绝缘套筒(26)，所述绝缘套筒(26)一端与套孔(5)相连接；所述固定块(7)的下方设有基座(27)。

7.根据权利要求1所述的一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置，其特征在于，所述凹模(8)包括有内侧构成向上凹面的第一凹模块(81)和第二凹模块(82)，所述第一凹模块(81)和第二凹模块(82)的外侧设有凹模基块(83)，所述凹模基块(83)顶部设有板料挡板(84)，所述第一凹模块(81)和第二凹模块(82)的底部设有顶板(85)，所述顶板(85)下部设有多个弹簧(86)。

8.根据权利要求7所述的一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置，其特征在于，所述第一凹模块(81)和第二凹模块(82)上分别设有固定轴(87)，所述固定轴(87)分别贯穿所述第一凹模块(81)和第二凹模块(82)的前后壁。

9.一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的方法，采用权利要求1-8任一所述的电辅助加热制备难变形高强度合金管材的装置，包括以下步骤：

1)将板料置于凹模上，通电加热后监测板料的温度变化；

2)当板料的表面温度达到成形温度时停止加热，启动丝杠沿垂直方向运动，带动压板下行，使凸模与板料接触用于让板料下陷入凹模中以成形为管材，同步监测凸模的位移及施力变化；

3)停止丝杠运动，使凸模和凹模保持位置不变，对成形的管材进行通电校形；

4)校形后再启动丝杠沿垂直方向运动，带动压板上行，使凸模与板料脱离接触，并使凹模恢复到初始位置，以获得所需管材。

10.根据权利要求9所述的一种电辅助加热制备难变形高强度合金管材的方法，其特征在于，包括以下条件中任一项或多项：

A)步骤1)中，所述通电加热的脉冲电流为50-150A/mm²；

B)步骤2)中，所述成形在成形温度下保温4-6分钟；

C)步骤2)中，所述成形温度不小于奥氏体化温度；

D)步骤3)中，所述通电校形的脉冲电流控制在45-55A/mm²。

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