CN209663985U - 一种电辅助拉拔成形装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电辅助拉拔成形装置，包括：模盒部件、脉冲电源发生装置、卷筒部件和电机传动装置；模盒部件包括第一拉拔模芯和第二拉拔模芯，卷筒部件包括圆形转盘；第一拉拔模芯的拉丝孔和第二拉拔模芯的拉丝孔的中轴线与圆形转盘的一条切线相重合，工作时拉拔出的丝材缠绕在以设定速度逆时针旋转的圆形转盘上；圆形转盘用于为丝材提供大小可调节的拉拔力，拉拔力的方向与第一拉拔模芯和第二拉拔模芯的拉丝孔的中轴线重合；脉冲电源单元用于为待拉拔丝材提供脉冲电流，提高加工材料的塑性；电机传动装置用于带动所述圆形转盘以设定的速度旋转。本实用新型采用双拉拔模芯，能够消除丝材与加电单元之间的空气间隙，进而从根源上杜绝打火现象。

Description

一种电辅助拉拔成形装置

技术领域

本实用新型属于材料塑性成形领域，更具体地，涉及一种电辅助拉拔成形装置。

背景技术

冷拔技术是目前生产各类金属丝材的主要途径，但其有一定的局限性，冷拔丝材的表面质量和材料性能难以得到保证，丝材表面极易出现划痕缺陷，残余应力和弹性回复较大，且冷拔一般需设置退火工序，流程复杂。对于强度高塑性差的金属材料如钛合金、锆合金等，在采用传统冷拔技术制备长径比过大、横截面均匀的丝材时，极易出现断裂和扭曲，影响丝材成品质量等；还有一类先进的金属材料如块体非晶态合金和高熵合金，具有高机械强度、高弹性模量、良好的耐腐蚀性以及优异的电磁性能等优点，但由于室温脆性，无法通过冷拔工艺加工成丝材。

电辅助拉拔工艺是目前解决塑性差、难变形的金属丝材加工难题的一种重要途径，在金属拔丝的过程中引入脉冲电流，利用电塑性效应降低材料的变形抗力，提高延展性，从而实现了丝材的生产，变形的同时减少了材料变形后的残余应力，改善丝材产品的机械性能，提高拉拔工艺的生产质量和效率。

虽然从理论上而言，电辅助拔丝工艺可用于加工此类难变形的材料和难成形的结构，但电辅助拔丝过程涉及物理场繁多、具体实施较难、装置不易研制，目前已有的电辅助拔丝装置存在的主要问题有：

(1)电辅助拔丝过程中对需要进行拉拔的金属丝材通以峰值电流密度较大的脉冲电流，加电单元与丝材之间的接触不紧密形成空气间隙，脉冲电流分布不均匀形成的电势差会击穿空气间隙从而引起打火现象，灼烧丝材、破坏微观结构、导致丝材频繁断裂。专利CN 200961143Y中高能脉冲电源的两输出端分别连接两导电夹具，导电夹具包括上下电极压块，通过上下电极压块将高能脉冲电流导入到金属线材中，极易引起打火现象。专利CN102489533 A提出一种MgB2的电塑性拉拔装置及拉拔方法，其中电源的正、负极接线元件是由多对滚轮构成的多点接触的滚触式电极，尽管采用了多个滚轮增大线材与电极的接触面积，但仍然是点接触的形式，接触面积很小，导致脉冲电流在接触面上分布不均匀；并且滚动式的接触方式容易因丝材的表面不规整而导致接触不良，仍然极易引起打火。

(2)由于不同的金属材料具有不同的特性，采用电塑性变形工艺和装置也各不相同，现有已报道的电辅助拉拔装置应用范围有限。专利CN 102489533 A提出的电塑性拉拔装置中电源正、负极接线元件的波浪形通道也仅适用于塑性好且容易弯折的丝材，不适于硬度大塑性差的非晶合金等；并且电源正、负极接线元件的距离较远，不适用于基态丝材或初始棒材很短的金属材料，且非做功的能耗较大。

(3)现有的多数电辅助拔丝装置中拉拔模盒部分不具备入口锥和出口锥，不利于润滑剂的导入，使得丝材拉拔困难，影响丝材的表面质量和性能；加电单元与丝材间的摩擦会导致两者之间的磨损，过大的拉拔力甚至会导致加电单元的损坏脱落，影响丝材的拉拔进程。这不符合实际生产要求。

上述问题限制了电辅助拉拔工艺的工业应用范围。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供了一种电辅助拉拔成形装置，旨在解决现有电辅助拉拔技术中丝材和加电单元间的打火现象严重、正极加电单元和负极加电单元间距较远、仅适用于拉拔基态丝材或初始棒材较长的丝材、不符合常规的生产要求的问题，本实用新型可以实现各种高强度、难变形的金属丝材线径可控、性能质量优良、连续性的生产。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种电辅助拉拔成形装置，包括：模盒部件、脉冲电源发生装置、卷筒部件和电机传动装置；所述模盒部件包括第一拉拔模芯和第二拉拔模芯，所述卷筒部件包括圆形转盘；所述第一拉拔模芯的拉丝孔和所述第二拉拔模芯的拉丝孔的中轴线与所述圆形转盘的一条切线相重合，工作时拉拔出的丝材缠绕在以设定速度逆时针旋转的圆形转盘上；所述圆形转盘用于为丝材提供大小可调节的拉拔力，所述拉拔力的方向与所述第一拉拔模芯和所述第二拉拔模芯的拉丝孔的中轴线重合；所述脉冲电源单元用于为待拉拔丝材提供脉冲电流，提高加工材料的塑性；所述电机传动装置用于带动所述圆形转盘以设定的速度旋转。

更进一步地，所述模盒部件还包括：电源正极接线棒、电源负极接线棒、绝缘模块、第一模套、第二模套及固定机架；所述的电源正极接线棒连接到第一模套，所述第一拉拔模芯放置在第一模套内；所述电源负极接线棒连接到第二模套，第二拉拔模芯放置在第二模套内；所述绝缘模块放置在第一模套和第二模套之间，并固定连接在固定机架上；所述绝缘模块用于将所述第一模套和所述第二模套隔绝且确保脉冲电流经过待拉拔丝材。

更进一步地，第一拉拔模芯和第二拉拔模芯设置在同一水平线上，且两模芯的中轴线相重合。

更进一步地，第一模套为中空、轴向开有圆柱形槽且底部带有一对延伸耳槽的圆环套状，圆柱形槽的形状与第一拉拔模芯的外形相匹配。

更进一步地，第二模套包括：第一部件和第二部件，所述第二部件套设在所述第一部件的外侧且固定在所述第一部件上；所述第一部件的结构与所述第一模套的结构相同；所述第二部件为中空、轴向开有圆柱形槽的圆环套状，且圆环套状的内表面设计有螺纹；所述第一部件的尺寸和螺纹分别与所述第二部件的尺寸和螺纹相匹配。

更进一步地，第一模套的中心轴和所述第二模套的中心轴设置在同一条水平线上，且第一模套带有延伸耳槽的底部与第二模套带有延伸耳槽的底部相对放置。

更进一步地，第一拉拔模芯和第二拉拔模芯之间的距离由第一模套、第二模套和绝缘模块的设置位置和距离确定。

更进一步地，脉冲电源发生装置包括：脉冲电源单元、控制单元和人机交互单元；所述脉冲电源单元用于提供幅值电流密度为0～3000A/mm²、电流脉冲宽度为100μs～1000ms且电流脉冲频率为5～5000Hz的脉冲电流；所述控制单元用于控制脉冲电源单元输出，并采集拉拔过程中电压、电流、温度数据，并将数据处理后反馈给人机交互单元；所述人机交互单元用于提供人机交互界面并将参数设置信息传输给所述控制单元以及接收所述控制单元输出的状态信息并进行显示。

更进一步地，卷筒部件还包括：连接线，当初始拉拔或基态丝材本身过短时，丝材不能自主连接到卷筒部件的圆形转盘上，可将所述连接线与丝材相接，辅助拉拔。

更进一步地，还包括防护罩，所述防护罩设置在所述固定机架上，可开合，用于在电辅助拉拔过程中通过隔离实现保护工作人员。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)电辅助拉拔成形装置采用双拉拔模芯，且拉拔模芯兼做加电单元，第一拉拔模芯兼做第一加电单元，第二拉拔模芯兼做第二加电单元，在电辅助拉拔丝材的过程中，拉拔模芯的内部拉丝孔对丝材施加力从而使丝材发生形变，拉拔模芯的拉丝孔内表面与丝材的减径变形区之间的接触最为紧密，拉拔模芯兼做加电单元将脉冲电流直接引入到丝材的塑性变形区，同时能够消除丝材与加电单元之间接触不紧密而形成的空气间隙，从根源上杜绝打火现象，改善电辅助拉拔后丝材的表面质量、微观结构和性能。

(2)在电辅助拉拔装置中的双拉拔模芯为近距离设置，通过将第一拉拔模芯和第二拉拔模芯之间的间距减小来实现各种长度的金属丝材的拉拔，包括长度能够成卷收线的金属丝材，以及基态丝材或初始棒材长度很短的非晶合金等金属材料。第一拉拔模芯和第二拉拔模芯依托第一模套、第二模套和绝缘模块的近距离安装实现双拉拔模芯之间的间距减小，进而减小第一加电单元和第二加电单元之间的距离，解决现有电辅助拉拔装置中正极加电单元和负极加电单元间距较远、仅适用于拉拔基态丝材或初始棒材较长的丝材的问题，拓宽了电辅助拉拔工艺的应用范围。

(3)电辅助拉拔过程中单卷筒旋转拉动丝材时能够一次性进行两道次的拉拔减径过程，并且装置内各个结构部件的设计贴合实际生产需要，可大幅提高生产效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的电辅助拉拔成形装置的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的电辅助拉拔成形装置中模盒部件的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的电辅助拉拔成形装置中模套结构示意图，其中(a)为第一模套的结构示意图，(b)为第二模套的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的电辅助拉拔成形装置中模盒部件的剖面示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供了一种电辅助拉拔成形装置，包括模盒部件、脉冲电源发生装置、卷筒部件、防护罩以及电机传动装置。

模盒部件包括：第一拉拔模芯、第二拉拔模芯、电源正极接线棒、电源负极接线棒、绝缘模块、第一模套、第二模套及固定机架；所述的电源正极接线棒连接到第一模套，所述第一拉拔模芯放置在第一模套内；所述电源负极接线棒连接到第二模套，第二拉拔模芯放置在第二模套内；所述绝缘模块放置在第一模套和第二模套之间，并采用螺栓固定连接在固定机架上。

第一拉拔模芯和第二拉拔模芯不仅起到拉拔模具的作用，兼做加电单元，第一拉拔模芯为第一加电单元，第二拉拔模芯为第二加电单元；拉拔模芯兼做加电单元的方式能够从根源上解决电辅助拉拔丝材时产生的打火现象，具体表现为：现有技术中，加电单元和丝材之间接触不紧密产生的空气间隙被电势差击穿从而产生电火花，而在本实用新型中，拉拔模芯的内部拉丝孔对丝材施加力从而使丝材发生形变，拉拔模芯与丝材的减径变形区之间的接触最为紧密，拉拔模芯兼做加电单元利用拉拔模芯与丝材的减径变形区之间紧密无缝的接触，将脉冲电流直接引入到丝材的塑性变形区，同时能够避免加电单元与丝材接触不紧密而形成的空气间隙，从根源上杜绝打火现象。

第一拉拔模芯和第二拉拔模芯的内部拉丝孔与待拉拔丝材紧密接触，待拉拔丝材依次穿过第一拉拔模芯和第二拉拔模芯的内部拉丝孔，通过拉动丝材向前运动，丝材与两个加电单元之间形成面接触的、滑动式的相对运动，从而在金属拔丝的过程中引入参数合适的脉冲电流，利用电塑性效应降低材料进行塑性变形时的变形抗力。

所述的第一拉拔模芯和第二拉拔模芯为根据所要拉拔的金属丝材定制的硬质合金模芯，其所使用的材料具有良好的导电性，且硬度高、耐磨损能力强；所述的第一拉拔模芯和第二拉拔模芯均为内部轴向开有拉丝孔的圆柱体，圆柱体的外围尺寸，如周长、高等根据需要进行设计，以匹配并嵌套在第一模套或第二模套内，内部拉丝孔可分为五个区域，包括入口锥、润滑区、工作区、定径区和出口锥，拉丝孔的尺寸，如入口锥、润滑区及出口锥的角度和长度、工作区的压缩率、定径区的长度，根据想要拉拔得到的金属丝材的尺寸而决定；所述的拉拔模芯可根据金属丝材的拉拔尺寸要求可进行拆卸替换。现有技术中，多数的正极加电单元和负极加电单元分别紧紧安装在拉拔模芯的入口和出口处，且加电单元的形状结构特点不利于润滑剂的导入，极易划伤丝材；而本实用新型中，拉拔模芯兼做加电单元，既确保了与丝材的紧密接触，避免打火，又因为拉拔模芯自身的形状特点方便润滑剂的导入，确保丝材的表面质量和性能。

所述的第一拉拔模芯和第二拉拔模芯安装在同一水平线上，且两模芯的中轴线相重合。

所述的第一拉拔模芯和第二拉拔模芯的不同点主要是内部拉丝孔的尺寸，第一拉拔模芯中工作区的初始进丝直径比第二拉拔模芯中工作区的初始进丝直径略大，第一拉拔模芯中定径区的直径比第二拉拔模芯中定径区的直径略大。

在本实用新型实施例中，第一模套和第二模套均可以采用导电性能优良、散热性能优良、硬度及强度高的材料制成。

第一模套为中空、轴向开有圆柱形槽、底部带有一对延伸耳槽的圆环套状，其中圆柱形槽的形状与第一拉拔模芯的外形相匹配，用于放置并固定第一拉拔模芯。

第二模套与第一模套的结构略有不同，具体由第一部件和第二部件组成，其中，第一部件的结构与第一模套的结构相同，也为中空、轴向开有圆柱形槽、底部带有一对延伸耳槽的圆环套状，且圆环套外表面设计有螺纹，第二部件为中空、轴向开有圆柱形槽的圆环套状，且圆环套状的内表面设计有螺纹，第一部件的尺寸和螺纹分别与第二部件的尺寸和螺纹相匹配，第二部件可通过螺纹套在第一部件的外侧，并紧紧固定在第一部件上，其中第一部件的圆柱形槽的形状与第二拉拔模芯的外形相匹配，用于放置第二拉拔模芯，第二部件用于固定第二拉拔模芯，并且承受拉拔力。

第一模套和第二模套的中心轴安装在同一条水平线上，且第一模套的带有延伸耳槽的底部与第二模套带有延伸耳槽的底部相对放置，延伸耳槽便于安装固定。

绝缘模块由两块绝缘性能优良的绝缘板构成，两块绝缘板分别放置在第一模套和第二模套的上下相对应的两对延伸耳槽内，用于隔绝第一模套和第二模套，确保脉冲电流经过待拉拔丝材，并与延伸耳槽相互配合，固定安装在固定机架上。

第一拉拔模芯、第二拉拔模芯、第一模套、第二模套和绝缘模块的安装位置和距离如下：第一拉拔模芯放置在第一模套内，第二拉拔模芯放置在第二模套内，第一模套和第二模套之间由绝缘模块连接并固定安装；第一拉拔模芯和第二拉拔模芯，即第一加电单元和第二加电单元之间的距离由第一模套、第二模套和绝缘模块的安装位置和距离决定；依托第一模套、第二模套和绝缘模块之间的近距离安装，第一拉拔模芯和第二拉拔模芯采用近距离安装的设置，即第一加电单元和第二加电单元之间的近距离，可缩短电辅助拉拔过程中受脉冲电流作用的金属丝材的长度，如此，电辅助拉拔成形不仅能应用于长度能够成卷收线的金属丝材，同样也适用于基态丝材或初始棒材很短的非晶合金等金属材料，解决了现有技术中，正极加电单元和负极加电单元间距较远，仅适用于拉拔基态丝材或初始棒材较长的丝材的问题；并且，第一加电单元和第二加电单元的近距离设置将脉冲电流作用的区域限制在金属的塑性变形区，减少不必要的焦耳热。

电源正极接线棒和电源负极接线棒均为导电性能优良的螺栓，所述的电源正极接线棒固定在第一模套的正极接线棒槽孔内，且电源正极接线棒与脉冲电源发生装置的正极相连；电源负极接线棒固定在第二模套的第一部件上的负极接线棒槽孔内，且电源负极接线棒与脉冲电源发生装置的负极相连；如此，脉冲电源发生装置产生的脉冲电流通过电源正极接线棒和电源负极接线棒引入到拉拔装置上，脉冲电流从脉冲电源发生装置的正极，依次经过电源正极接线棒、第一模套、第一拉拔模芯、丝材、第二拉拔模芯、第二模套、电源负极接线棒，回到脉冲电源发生装置的负极，从而形成脉冲电流的流通回路。

脉冲电源发生装置包括脉冲电源单元、控制单元和人机交互单元；人机交互单元用于提供人机交互界面并将参数设置信息传输给所述控制单元以及接收所述控制单元输出的状态信息并进行显示；控制单元用于控制脉冲电源单元输出，采集拉拔过程中电压、电流、温度等数据，并将数据处理后反馈给人机交互单元；脉冲电源单元用于向待拉拔丝材输出脉冲电流，提高加工材料的塑性；脉冲电源装置可输出：幅值电流密度j＝0～3000A/mm²，电流脉冲宽度tp＝100μs～1000ms，电流脉冲频率f＝5～5000Hz的脉冲电流。

卷筒部件的关键部件是圆形转盘，能够调整转速并为丝材的拉拔提供可调整的拉拔力；模盒部件中的第一拉拔模芯和第二拉拔模芯的拉丝孔的中轴线与圆形转盘的一条切线相重合，拉拔出的丝材缠绕在以设定速度逆时针旋转的卷筒部件上，卷筒部件为丝材提供拉拔力，此拉拔力大小可调，方向与第一拉拔模芯和第二拉拔模芯的拉丝孔的中轴线重合；所述卷筒部件配备有连接线，当初始拉拔或基态丝材本身过短时，丝材不能自主连接到卷筒部件的圆形转盘上，可将配备的连接线与丝材相接，辅助拉拔。

电机传动装置配置交流变频传动控制系统，并配置硬齿面减速机，电机转速可在3-30m/min之内进行无级调整；所述的电机传动装置中的电机通过传动带连接到所述卷筒部件，带动卷筒部件的圆形转盘以设定的速度旋转。

防护罩采用绝缘材料制作，通过可以扭转的螺栓安装在固定机架上，可开合，方便工作人员操作电辅助拉拔的设置，并在电辅助拉拔过程中隔离装置保护工作人员。

工作时，待拉拔丝材依次穿过模盒部件中的第一拉拔模芯、第一模套、第二模套的第一部件、第二拉拔模芯和第二模套的第二部件，从模盒部件中拉拔减径后的丝材缠绕到卷筒部件上；所述过程中，丝材受第一拉拔模芯的内部拉丝孔的力发生形变，丝材与第一拉拔模芯的拉丝孔内表面紧密接触并发生相对滑动，脉冲电流经由第一拉拔模芯引入到丝材，进行第一道次的脉冲电流辅助的丝材减径变形；第一拉拔模芯和第二拉拔模芯之间的丝材能够受到脉冲电流的电塑性处理作用，改善丝材经过第一道次发生塑性变形后的内部缺陷及材料性能；丝材受第二拉拔模芯的内部拉丝孔的力发生形变，丝材与第二拉拔模芯的拉丝孔内表面紧密接触并发生相对滑动，脉冲电流经由第二拉拔模芯从丝材中导出，流回至脉冲电源，进行第二道次的脉冲电流辅助的丝材减径变形；理论上，所述的待拉拔丝材在经过第一拉拔模芯时的进线直径大于出线直径，经过第二拉拔模芯时的进线直径等于经过第一拉拔模芯的出线直径，经过第二拉拔模芯时的进线直径大于出线直径。

脉冲电源发生装置的正极连接到电源正极接线棒，电源正极接线棒连接到第一模套，第一模套连接到第一拉拔模芯，第一拉拔模芯与丝材紧密接触，丝材与第二拉拔模芯紧密接触，第二拉拔模芯连接到第二模套，第二模套上连接有电源负极接线棒，电源负极接线棒连接到脉冲电源发生装置的负极，构成电辅助拉拔成形的脉冲电流回路。

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施案例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提出的电辅助拉拔成形装置可以解决现有电辅助拉拔技术中丝材和加电单元间的打火现象严重、正极加电单元和负极加电单元间距较远、仅适用于拉拔基态丝材或初始棒材较长的丝材、不符合常规的生产要求等问题，进而实现各种高性能、难变形的金属丝材线径可控、性能质量优良、连续性的生产。

实施例1：

以TC4合金丝材的拉拔成形对电辅助拉拔成形装置作详细说明。

所选TC4合金成分为：

Al	V	Fe	C	N	O	H	Ti
								6.5000	4.2500	0.0400	0.0200	0.0150	0.1600	0.0018	Bal.

如图1所示，为本实用新型实施例提供的一种电辅助拉拔成形装置的结构示意图，包括TC4丝材1、模盒部件2、脉冲电源发生装置3、电机传动装置4、传送带5和卷筒部件6；

本实用新型实施例中TC4丝材1穿过模盒部件2，脉冲电源发生装置3的正极和负极分别连接到模盒部件2的正极接线棒和负极接线棒，从模盒部件拉拔出的减径后的TC4丝材1缠绕到卷筒部件6上，卷筒部件6通过传送带5连接到电机传动装置4，由电机的转动带动卷筒部件6的旋转，进而拉动TC4丝材l，为其提供拉拔力；

本实用新型实施例中模盒部件2将脉冲电流引入到TC4丝材内部，并且使得TC4丝材在脉冲电流辅助作用下拉拔成丝、减径变形，如图2所示，模盒部件包括：第一拉拔模芯2-2、第二拉拔模芯2-8、电源正极接线棒2-4、电源负极接线棒2-6、绝缘模块2-5、第一模套2-3、第二模套2-7及固定机架；电源正极接线棒2-4连接到第一模套2-3，所述第一拉拔模芯2-2放置在第一模套2-3内；所述电源负极接线棒2-6连接到第二模套2-7，第二拉拔模芯2-8放置在第二模套2-7内；所述绝缘模块2-5放置在第一模套2-3和第二模套2-7之间，并采用螺栓固定连接在固定机架上；

所述第一拉拔模芯2-2和第二拉拔模芯2-8不仅起到拉拔模具的作用，兼做加电单元，第一拉拔模芯2-2为第一加电单元，第二拉拔模芯2-8为第二加电单元；拉拔模芯的内部拉丝孔对TC4丝材1施加力从而使TC4丝材1发生形变，拉拔模芯与TC4丝材1的减径变形区之间的接触最为紧密，拉拔模芯兼做加电单元利用拉拔模芯与TC4丝材1的减径变形区之间紧密无缝的接触，将脉冲电流直接引入到TC4丝材1的塑性变形区，同时能够避免加电单元与TC4丝材1接触不紧密而形成的空气间隙，从根源上杜绝打火现象。待拉拔TC4丝材1依次穿过第一拉拔模芯和第二拉拔模芯，第一拉拔模芯和第二拉拔模芯的内部拉丝孔与待拉拔TC4丝材1紧密接触，通过拉动TC4丝材1向前运动，TC4丝材1与两个加电单元之间形成面接触的、滑动式的相对运动，从而在拔丝的过程中引入脉冲电流，利用电塑性效应降低材料进行塑性变形时的变形抗力。

如图2所示，第一拉拔模芯2-2和第二拉拔模芯2-8为根据所要拉拔的TC4丝材1定制的硬质合金模芯，其所使用的材料具有良好的导电性，且硬度高、耐磨损能力强；第一拉拔模芯2-2和第二拉拔模芯2-8均为内部轴向开有拉丝孔的圆柱体，圆柱体的外围尺寸，如周长、高等根据需要进行设计，以匹配并嵌套在第一模套2-3或第二模套2-7内，内部拉丝孔可分为五个区域，包括入口锥、润滑区、工作区、定径区和出口锥。拉丝孔的尺寸，如入口锥、润滑区及出口锥的角度和长度、工作区的压缩率、定径区的长度，根据想要拉拔得到的TC4丝材1而决定；拉拔模芯可根据TC4丝材1的拉拔尺寸要求可进行拆卸替换。

第一拉拔模芯2-2和第二拉拔模芯2-8安装在同一水平线上，且两模芯的中轴线相重合。

本实用新型实施例中如图3(a)所示，第一模套2-3为中空、轴向开有圆柱形槽、底部带有一对延伸耳槽的圆环套状，其中圆柱形槽用于放置并固定第一拉拔模芯；如图3(b)所示，第二模套2-7由两部分组成，第一部件与第一模套相似，为中空、轴向开有圆柱形槽、底部带有一对延伸耳槽的圆环套状，且圆环套外表面设计有螺纹，第二部件为中空、轴向开有圆柱形槽的圆环套状，且圆环套状的内表面设计有螺纹，第一部件的尺寸和螺纹，分别与第二部件的尺寸和螺纹相匹配，第二部件可通过螺纹套在第一部件的外侧，紧紧固定在第一部件上，其中第一部件的圆柱形槽用于放置第二拉拔模芯，第二部件用于固定第二拉拔模芯，并且承受拉拔力；且第一模套2-3和第二模套2-7采用导电性能优良、散热性能优良、硬度及强度高的材料制成。

本实用新型实施例中第一模套2-3和第二模套2-7的中心轴安装在同一条水平线上，且第一模套2-3的带有延伸耳槽的底部与第二模套2-7带有延伸耳槽的底部相对放置，延伸耳槽便于安装固定。

本实用新型实施例中绝缘模块2-5由两块绝缘性能优良的绝缘板构成，两块绝缘板分别放置在第一模套2-3和第二模套2-7的上下相对应的两对延伸耳槽内，用于隔绝第一模套2-3和第二模套2-7，确保脉冲电流经过待拉拔TC4丝材1，并与延伸耳槽相互配合，固定安装在固定机架上。

本实用新型实施例中第一拉拔模芯2-2、第二拉拔模芯2-8、第一模套2-3、第二模套2-7和绝缘模块2-5的安装位置和距离如下：第一拉拔模芯2-2放置在第一模套2-3内，第二拉拔模芯2-3放置在第二模套2-7内，第一模套2-3和第二模套2-7之间由绝缘模块2-5连接并固定安装；第一拉拔模芯2-2和第二拉拔模芯2-8，即第一加电单元和第二加电单元之间的距离由第一模套2-3、第二模套2-7和绝缘模块2-5的安装位置和距离决定，为200mm；第一拉拔模芯2-2和第二拉拔模芯2-8的近距离设置，即第一加电单元和第二加电单元之间的近距离，可缩短电辅助拉拔过程中受脉冲电流作用的TC4丝材1的长度，将脉冲电流作用的区域限制在TC4丝材1的塑性变形区，减少不必要的焦耳热。

本实用新型实施例中，电源正极接线棒2-4和电源负极接线棒2-6均为导电性能优良的螺栓，电源正极接线棒2-4固定在第一模套2-3的正极接线棒槽孔内，且电源正极接线棒2-4与脉冲电源发生装置的正极相连；电源负极接线棒2-6固定在第二模套2-7的第一部件的负极接线棒槽孔内，且电源负极接线棒2-6与脉冲电源发生装置的负极相连；如图4所示，脉冲电源发生装置产生的脉冲电流通过电源正极接线棒2-4和电源负极接线棒2-6引入到拉拔装置上，脉冲电流从脉冲电源发生装置的正极，依次经过电源正极接线棒2-4、第一模套2-3、第一拉拔模芯2-2、TC4丝材1、第二拉拔模芯2-8、第二模套2-7、电源负极接线棒2-6，回到脉冲电源发生装置的负极，从而形成脉冲电流的流通回路。

本实用新型实施例中，脉冲电源发生装置3包括脉冲电源单元、控制单元和上位机交互单元；人机交互单元用于提供人机交互界面并将参数设置信息传输给所述控制单元以及接收所述控制单元输出的状态信息并进行显示；控制单元用于控制脉冲电源单元输出，采集拉拔过程中电压、电流、温度等数据，并将数据处理后反馈给人机交互单元；脉冲电源单元用于向待拉拔TC4丝材输出脉冲电流，提高加工材料的塑性。

本实用新型实施例中卷筒部件6的关键部件是圆形转盘，能够调整转速并为TC4丝材1的拉拔提供可调整的拉拔力；所述模盒2中的第一拉拔模芯2-2和第二拉拔模芯2-8的拉丝孔的中轴线与圆形转盘的一条切线相重合，拉拔出的TC4丝材1缠绕在以设定速度逆时针旋转的卷筒部件6上，卷筒部件6为TC4丝材1提供大小可调、方向合理的拉拔力。

电机传动装置4配置交流变频传动控制系统，并配置硬齿面减速机；所述的电机传动装置4中的电机通过传动带5连接到所述卷筒部件6，带动卷筒部件6的圆形转盘以设定的速度旋转。

本实用新型实施例中通过环形测力传感器及其相应的数据处理单元对拉拔过程中的TC4丝材所受到的拉拔力进行实时监测。

本实用新型实施例中第一拉拔模芯2-2外围直径为40mm、高度为26mm，入口锥的角度为60°，工作区角度为14°，定径区长度为3.5mm，定径区直径为2.7mm，出口锥角度为40°，工作区将TC4丝材由直径为3mm拉拔至2.7mm；第二拉拔模芯2-8外围直径为40mm、高度为26mm，入口锥的角度为60°，工作区角度为14°，定径区长度为3.5mm，定径区直径为2.5mm，出口锥角度为40°，工作区将TC4丝材由直径为2.7mm拉拔至2.5mm。

本实用新型实施例中电机转速设定为5m/min。

本实用新型实施例中脉冲电源装置输出：幅值电流密度j＝60～240A/mm²，电流脉冲宽度tp＝100μs～100ms，电流脉冲频率f＝100～400Hz可调的脉冲电流。

本实施案例中，润滑剂由第一拉拔模芯和第二拉拔模芯的入口锥导入。

采用本实用新型中的电辅助拉拔成形装置，能够将TC4丝材从直径为3mm拉拔到直径为2.5mm；且与常规的无电流辅助拉拔相比，所需的拉拔力大幅降低；并且拉拔过程中没有出现打火现象，得到的丝材表面质量优良、没有明显的灼伤和划痕、性能质量优异。

实施例2：

本实用新型实施例中以Zr₅₅Cu₃₀Al₁₀Ni₅(原子百分比)非晶合金丝材的拉拔成形对电辅助拉拔成形装置作详细说明。

本实用新型实施例中电辅助拉拔成形装置的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

本实施例中，Zr₅₅Cu₃₀Al₁₀Ni₅(原子百分比)非晶合金丝材的电辅助拉拔成形装置与实施例1不同的是：第一拉拔模芯2-2外围直径为40mm、高度为26mm，入口锥的角度为60°，工作区角度为14°，定径区长度为3.5mm，定径区直径为2mm，出口锥角度为40°，工作区将非晶合金丝材由直径为2.2mm拉拔至2mm；第二拉拔模芯2-8外围直径为40mm、高度为26mm，入口锥的角度为60°，工作区角度为14°，定径区长度为3.5mm，定径区直径为1.8mm，出口锥角度为40°，工作区将非晶合金丝材由直径为2mm拉拔至1.8mm。

本实用新型实施例中电机转速设定为3m/min。

本实用新型实施例中脉冲电源装置输出：幅值电流密度j＝0～200A/mm²，电流脉冲宽度tp＝10ms～100ms，电流脉冲频率f＝30～100Hz可调的脉冲电流。

本实施案例中，润滑剂由第一拉拔模芯和第二拉拔模芯的入口锥导入。

采用本实用新型的电辅助拉拔成形装置，非晶合金这类塑性极差、难以变形、且初始进丝尺寸有限的丝材能够拉拔变形，得到线径、长度可控，质量性能优良的丝材。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电辅助拉拔成形装置，其特征在于，包括：模盒部件、脉冲电源发生装置、卷筒部件和电机传动装置；

所述模盒部件包括第一拉拔模芯和第二拉拔模芯，所述卷筒部件包括圆形转盘；

所述第一拉拔模芯的拉丝孔和所述第二拉拔模芯的拉丝孔的中轴线与所述圆形转盘的一条切线相重合，工作时拉拔出的丝材缠绕在以设定速度逆时针旋转的圆形转盘上；

所述圆形转盘用于为丝材提供大小可调节的拉拔力，所述拉拔力的方向与所述第一拉拔模芯和所述第二拉拔模芯的拉丝孔的中轴线重合；

所述脉冲电源单元用于为待拉拔丝材提供脉冲电流，提高加工材料的塑性；

所述电机传动装置用于带动所述圆形转盘以设定的速度旋转。

2.如权利要求1所述的电辅助拉拔成形装置，其特征在于，所述模盒部件还包括：电源正极接线棒、电源负极接线棒、绝缘模块、第一模套、第二模套及固定机架；

所述的电源正极接线棒连接到第一模套，所述第一拉拔模芯放置在第一模套内；所述电源负极接线棒连接到第二模套，第二拉拔模芯放置在第二模套内；所述绝缘模块放置在第一模套和第二模套之间，并固定连接在固定机架上；所述绝缘模块用于将所述第一模套和所述第二模套隔绝且确保脉冲电流经过待拉拔丝材。

3.如权利要求2所述的电辅助拉拔成形装置，其特征在于，所述第一拉拔模芯和第二拉拔模芯设置在同一水平线上，且两模芯的中轴线相重合。

4.如权利要求2或3所述的电辅助拉拔成形装置，其特征在于，所述第一模套为中空、轴向开有圆柱形槽且底部带有一对延伸耳槽的圆环套状，圆柱形槽的形状与第一拉拔模芯的外形相匹配。

5.如权利要求4所述的电辅助拉拔成形装置，其特征在于，所述第二模套包括：第一部件和第二部件，所述第二部件套设在所述第一部件的外侧且固定在所述第一部件上；

所述第一部件的结构与所述第一模套的结构相同；

所述第二部件为中空、轴向开有圆柱形槽的圆环套状，且圆环套状的内表面设计有螺纹；

所述第一部件的尺寸和螺纹分别与所述第二部件的尺寸和螺纹相匹配。

6.如权利要求5所述的电辅助拉拔成形装置，其特征在于，所述第一模套的中心轴和所述第二模套的中心轴设置在同一条水平线上，且第一模套带有延伸耳槽的底部与第二模套带有延伸耳槽的底部相对放置。

7.如权利要求2所述的电辅助拉拔成形装置，其特征在于，所述第一拉拔模芯和第二拉拔模芯之间的距离由第一模套、第二模套和绝缘模块的设置位置和距离确定。

8.如权利要求1所述的电辅助拉拔成形装置，其特征在于，所述脉冲电源发生装置包括：脉冲电源单元、控制单元和人机交互单元；

所述脉冲电源单元用于提供幅值电流密度为0～3000A/mm2、电流脉冲宽度为100μs～1000ms且电流脉冲频率为5～5000Hz的脉冲电流；

所述控制单元用于控制脉冲电源单元输出，并采集拉拔过程中电压、电流、温度数据，并将数据处理后反馈给人机交互单元；

所述人机交互单元用于提供人机交互界面并将参数设置信息传输给所述控制单元以及接收所述控制单元输出的状态信息并进行显示。

9.如权利要求1所述的电辅助拉拔成形装置，其特征在于，所述卷筒部件还包括：连接线，当初始拉拔或基态丝材本身过短时，丝材不能自主连接到卷筒部件的圆形转盘上，可将所述连接线与丝材相接，辅助拉拔。

10.如权利要求2所述的电辅助拉拔成形装置，其特征在于，还包括防护罩，所述防护罩设置在所述固定机架上，可开合，用于在电辅助拉拔过程中通过隔离实现保护工作人员。