[发明专利]一种高强度金属合金薄壁管电辅助成形工艺及装置

说明书

本发明公开一种高强度金属合金薄壁管电辅助成形工艺及装置，该装置主要包括模套、接线柱、脉冲电源、模座、密封挡板、拉拔模以及冷却水循环腔。该工艺主要包括：首先将石墨或铝棒易熔金属通入待拉拔高强金属合金管内，使其充满整个管材内部，随后通入脉冲电流到薄壁管的塑性变形区内，同时冷却装置能够起到良好的冷却效果。加工完成后根据生产需求截取相应长度的薄壁管，在真空热处理炉中进行退火处理。在成形过程中，引入的脉冲电流可以改善材料性能，提高塑性，减小变形时的成形力，薄壁管内的填充金属在退火后回收利用，更符合经济要求。

技术领域

本发明涉及管材成形技术领域，特别是涉及一种高强度金属合金薄壁管电辅助成形工艺及装置。

背景技术

拉拔成形是指金属通过具有锥度孔的模具，减小截面积的一种塑性加工方法。通过拉拔成形可加工各种不同截面的线材和管材，从而获得高精度和高表面质量，在成形的过程中并没有材料的浪费，在当今注重资源节约型的发展时代，拉拔技术被越来越重视。

目前的管材成形工艺对于一些塑性较低，加工硬化程度较大的金属，当变形量较大时，容易出现裂纹甚至拉断的现象。将电流引入材料的塑性成形过程中能够有效地降低材料的成形力，并且可以显著改善材料的微观组织及力学性能，相比于传统管材成形工艺有显著优势，为难变形材料的加工难的问题提供了极具前景的方法。目前，电辅助成形工艺已经应用于拉拔成形中，但多是丝材的电辅助拉拔，对管材电辅助拉拔工艺研究较少。因此，亟需开发一种对薄壁高强金属合金管电辅助拉拔工艺进行研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强度金属合金薄壁管电辅助成形工艺及装置，以解决上述现有技术存在的问题，采用电塑性成形对高强度金属合金薄壁管进行多道次拉拔，提高了生产效率，解决了高强度金属合金薄壁管加工硬化严重的问题，退火时回收的易熔金属有效的降低了生产成本，经济性更好。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种高强度金属合金薄壁管电辅助成形工艺，包括如下步骤：

步骤一，根据待拉拔高强度金属合金管的外径Φ₀和目标高强度金属合金管的外径Φ_目标，其中Φ_目标＝Φ_n(n5)，依次选择相对应孔径的拉拔模具，选择Φ₁，Φ₂，Φ₃，......，Φ_n的拉拔模具；

步骤二，将低熔点金属填充物放入待拉拔高强度金属合金管内，两者之间为间隙配合，低熔点金属填充物与待拉拔高强度金属合金管内壁之间的间隙填充石墨粉；

步骤三，打开脉冲电源，通过脉冲电源根据需要设置电流大小、占空比和频率参数，将待拉拔高强度金属合金管送入拉拔模具中，通过水平向右的拉力带动高强度金属合金管匀速从左向右输送，进行电塑性拉拔，每道次间均设有冷却装置，高强度金属合金管进行超过5道次拉拔，拉拔总加工率为大于50％，内径减径20-70％，外径减径40％-90％，壁厚减薄60-95％，拉拔完成后关闭脉冲电源，得到高强度金属合金薄壁管；

步骤四，拉拔完成后根据需要截取相应长度的高强度金属合金薄壁管，竖直放置在真空热处理炉中进行退火处理，高强度金属合金薄壁管内的低熔点金属填充物熔化，在重力作用下流入真空热处理炉的凹槽内，以便回收利用，并获得目标高强度金属合金薄壁管。

可选的，脉冲电源的占空比设为20-90％，频率为100～1000HZ，输出电流为30～1000A。

可选的，退火处理的温度为300～900℃，退火时间为0.5～5h，退火后空冷。

可选的，低熔点金属填充物采用纯铝或铝合金。

可选的，所述真空热处理炉包括炉壁，所述炉壁内底部设置有顶部开口的凹槽，所述凹槽上方设有横架，所述横架上用于均匀竖直放置待退火处理的高强度金属合金薄壁管。