[发明专利]高强铝合金电致增塑连续挤压成形加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及有色金属的塑性加工，尤其是高强铝合金电致增塑的连续挤压成形加工方法。 

背景技术

目前，高速铁路、航空航天等交通运输领域对提高速度和节约能源都提出了越来越高的要求。高速列车、飞机等运输工具都通过减轻自重来提高速度、降低能耗。因此，高强铝合金等轻金属越来越受到重视。与碳钢、不锈钢等传统部件相比，一是其重量可减轻1/4～1/3，有效提高速度、降低能耗；二是其防锈、防腐可长达20年，可省略部件的除锈等生产工序，降低了部件生产与使用维护成本，提高了部件整体质量水平；三是型材制造的部件易回收，可循环再利用。因此，各种高强铝合金型材，板材和棒材等都具有重要的应用。 

高强铝合金常用的成形方法主要有冲压成形、热成形、液压成形和超塑成形以及同步冷却热成形等。但高强铝合金室温成形性较差，并且回弹大，用传统的冷冲压方法难以加工成形高强铝合金。而热成形又降低了其强度。室温下液压成形难以成形高强铝合金，于是又产生了热液压成形。热液压成形就是通过加热和冷却装置将模具和液体加热到一定的温度对其进行成形。但这种方法也存在着热成形的不足，并且设备复杂。超塑成形可以成形一些其他方法不能成形的高强铝合金，但超塑成形使零件强度下降，且生产效率较低。同步冷却热成形工艺是利用金属在高温状态下，其塑性和延展性迅速增加，屈服强度迅速下降的特点使板料成形的工艺。应用此工艺，是将高强铝合金加热保温一段时间，使其组织均匀化，然后将板料移入模具对其进行成形，模具保持室温，且内部一直通冷却水，正是模具与板料之间的传热使板料快速冷却，以实现成形和淬火同步。此工艺降低了高强铝合金成形时的成形应力，极大地改善了其成形性，又使其成形后达到很高的强度，成形后不必增加额外的淬火工序，大大降低了加工周期和生产成本。此成形工艺既解决了高强铝合金冷成形时成形性差的问题，又解决了普通热成形使强度降低的问题，但这种方法成形工艺复杂，成本高，效率低。 

连续挤压成形也是高强铝合金成形加工的重要方法，但由于高强铝合金塑性低，必须采用热连续挤压的方法，这不仅无法克服高强铝合金热成形的不足，而一般工模具材料均不允许在高温下长时间连续工作。而冷态加工会带来挤压负荷大和挡料块温度偏高，造成腔体过早损坏，降低了腔体的使用寿命，使得生产成本上升。 

发明内容

本发明的目的是克服上述不足问题，为了实现这一目的，可在连续挤压的变形区通入短时的高密度脉冲电流，利用短时高密度脉冲电流所产生的“电子风”效应，促进位错的运动，从而增大塑性(简称“电致增塑”)、降低抗力的特性，加工出表面质量高、综合力学性能好 的型材、棒材和板材等，方法简单，简化工艺，提高效率，产品性能优异，且能避免挤压载荷增加和挡料块温度偏高，提高腔体的使用寿命，降低成本。 

由于脉冲电流可以直接作用于位错组织，促进位错运动，因此高强铝合金脉冲电流处理增塑的连续挤压成形方法，既降低了铝合金残余应力和加工硬化的影响，又提高了制品的表面质量，还免去了退火等热处理工序。而且，电致增塑的连续挤压成形加工方法对原始坯料的要求很低，甚至可以是粉体材料。而现有另一种成形方法——电塑拉拔，则要求坯料必须具有一定的强度和韧性，不可以处理粉末体或铸态材料。同时，连续挤压可以成形出多种型面的的制品。与普通的连续挤压相比，节省动力(降低了变形抗力)，节能，环保，温升低、变形力低，提高了模具使用寿命，同时提高制品的使用性能。又由于这种方法能提高塑性，降低抗力，减小对模具的损耗，因此，可以扩大产品范围，提高产品生产效率(这两条在大批量、市场应用竞争中具有重要意义)。转轮把热量随时带走、脉冲时间短焦耳热效应不显著，因此可有效抑制温升(同时提高塑性和可加工性)，不氧化。此外，脉冲电流特性不同于普通的感应加热和电阻加热，后者是利用了电流的普通热效应来加热坯料，来达到软化材料，节省变形动力的目的，而本发明所应用的短时高密度脉冲电流具有“非热”效应，即通过电子风效应直接作用于位错，促进材料的变形。 

附图说明

图1高强铝合金电致增塑连续挤压成形加工示意图 

1靴座，2压实轮，3坯料，4挡料块，5电源，6靴座，7腔体，8挤压轮 

具体实施方式

如图1所示，挤压轮8在动力的驱动下沿箭头方向做圆周旋转运动，在挤压轮的圆周中间有一近似U型沟槽，在靴座1里面，沿着挤压轮的圆周表面上有密封块、腔体7、挡料块4，腔体7表面加工成同挤压轮8有相同弧度的表面，于是在挤压轮的沟槽里就构成了密封区。坯料3经压实轮2压紧在挤压轮8的沟槽里，在摩擦力的作用下被连续送到由挤压轮8和靴座1里的工具构成的挤压腔7，在加工过程中，在坯料3进入腔体7和到达挡料块4之间发生塑性变形这一区间，通过导线将脉冲电流通入坯料3中，坯料3在做圆周运动的时候，由于受到挡料块4的阻挡，发生塑性变形进入变形模腔里，然后通过模具挤压成想要得到的产品。根据生产产品的需要，通过加工出不同模具模腔，可以连续挤压成形出多种型面的的制品，如圆柱形的棒材，平板型的板材等。