[发明专利]电脉冲触发含能材料的金属管件精密成形装置及成形方法

说明书

本发明公开一种电脉冲触发含能材料的金属管件精密成形装置及成形方法，包括电脉冲放电设备、液压机、左/右瓣模、正负电极、含能棒及充液设备。本发明采用的是小型电脉冲触发金属丝放电装置，通过金属丝电脉冲放电触发含能材料，成功地实现含能材料的释能，解决了由于电液成形高的放电电压导致设备能量等级急剧升高，放电回路电流加大，对设备的储能和耐压要求增加，设备处于高载荷状态，增加了放电成形加工的危险性，且设备存在体积大、成本高、使用寿命短等问题；初创性地提出了将含能材料运用于金属成形领域，制作的小剂量、安全可控的含能棒用于难成形金属管件的精密成形，实现了管件的高速率成形，提高难成形管件的塑性变形能力。

技术领域

本发明涉及金属管件塑性成形技术领域，特别是涉及一种电脉冲触发含能材料的金属管件精密成形装置及成形方法。

背景技术

随着我国制造业的迅速崛起，对局部特征难成形金属管件的技术要求越来越高，再者金属管制品应用面十分广泛，大到航空航天、船舶、汽车等领域，小到手机、家用电器等精密成形件。对于难成形金属管件成形局部特征零件时，由于大部分难成形金属材料在室温下成形性差等因素不利于成形（如航空用材2055、2195铝合金、钛合金材料管件、汽车用高强钢DP600、DP780、DP980等）。目前最有效的成形方法有：热辅助成形、液压成形、电液成形等，各工艺对比发现，热辅助成形虽可提高金属管件的塑性，但模具设计复杂，耗能巨大，周期长等问题。液压成形过程中当内压太大导致管件局部特征区域发生破裂，且模具体积大，成本高。电液成形虽属于高速率成形，在一定程度上可以提高管件的塑性变形能力，但设备体积大，投资成本高，当设备放电电压过大时，导致回路电流加大，载荷过高，成形加工存在不安全风险和设备寿命低，所以放电电压受限导致能量具有上限峰值，不利于难成形管件的变形。而对于含能材料而言，由于其具有高能量密度、高生成焓，在反应的过程中进行独立的化学反应释放大量能量，且能量转换效率高，爆炸产物清洁无污染等众多优势。然而，目前含能材料多用于国防工业、火炸药、火箭推进剂、火工烟火药剂等领域，由于传统的含能材料（如炸药）体量大、钝感高、危险性大，受工作地点、试验条件和安全性等因素的影响，导致其应用受到极大的限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种电脉冲触发含能材料的金属管件精密成形装置及成形方法，以解决上述现有技术存在的问题，利用小型的电脉冲放电设备触发低钝感的新型含能材料在水下释能使难成形金属管件完成精密成形。降低了电脉冲放电设备体积、成本，使设备小型化，移动便捷，单参数操作，增加试验的灵活性；成功的将低钝感高能量密度的新型含能材料运用于金属管件塑性成形领域，研制小剂量、安全、可控的含能混合物实现了能量等级的跨越，提高了难成形金属管件的成形精度和塑性变形能力。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种电脉冲触发含能材料的金属管件精密成形装置，包括电脉冲放电设备和成形模具，所述成形模具包括上模板、下模板、左瓣模和右瓣模，管坯放置在左右瓣模之间，左右瓣模顶部与上模板分别设有台阶，利用所述上模板配合液压机进行轴向固定管坯，左右瓣模上开设有与真空泵连接的排气孔；所述上模板和下模板的中轴线位置分别固定有正负电极，穿设于管坯内腔的含能棒位于所述正负电极之间，所述正负电极与所述电脉冲放电设备相连接；管坯的内腔与外部的充液设备相连接。

优选的，所述左瓣模和右瓣模上安装有定位销，分别通过左液压缸和右液压缸推动所述左瓣模和右瓣模进行定位合模。

优选的，所述正负电极的外部攻有螺纹，将电极旋入绝缘套后再通过螺纹钢套将正负电极分别旋入固定在所述上模板和下模板的中轴线位置。

优选的，所述绝缘套与螺纹钢套的接触部位设有一号密封圈，所述绝缘套与所述上模板或下模板的接触部位设有二号密封圈；所述管坯与上下模板同轴线放置，所述管坯与所述上模板和下模板的接触部位分别设置有三号L型密封圈和四号L型密封圈。

优选的，所述含能棒包括含能材料、金属丝和绝缘管，将制备好的含能材料装入绝缘管内，所述绝缘管的两端分别用上端塞和下端塞通过胶接密封形成所述含能棒。