[发明专利]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

说明书

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。

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。