深盲孔壳体脉冲电流辅助局部镦锻连续成形方法与装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113020514A(43)申请公布日2021.06.25(21)申请号202110226835.9(22)申请日2021.03.02(71)申请人哈尔滨工业大学（威海）地址264200山东省威海市环翠区文化西路2号(72)发明人陈刚常旭升姜孟豪王卫卫陈强(74)专利代理机构威海佩敏专利代理事务所(普通合伙)37284代理人宋益敏(51)Int.Cl.B21J5/06(2006.01)B21J7/16(2006.01)B21K21/00(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图2页(54)发明名称深盲孔壳体脉冲电流辅助局部镦锻连续成形方法与装置(57)摘要本发明公开了深盲孔壳体脉冲电流辅助局部镦锻连续成形方法与装置。采用热挤压成形的盲孔件作为预制坯，通过两组径向位置梯次递进的旋转锻造锤头对壁部预制坯进行局部高频脉冲镦锻加载。“锻”即锤头沿构件径向加载，单组锤头作用的变形区可视为轴向拔长，“镦”即两组锤头之间的预制坯由于轴向流动受阻而发生的轴向镦粗变形；预制坯变形区为“拔长‑镦粗‑拔长”复合的剧烈塑性变形，可有效提升累积变形量，细化构件微观组织，并提高单道次成形过程的径向压缩/轴向延伸效率；同时对预制坯镦锻变形区在线施加脉冲大电流，利用电塑性效应降低材料变形抗力、提高成形性，且难变形的薄壁处相对电流密度大，电致塑性效果更好，有利于薄壁处成形。CN113020514ACN113020514A权利要求书1/2页1.深盲孔壳体脉冲电流辅助局部镦锻连续成形方法，其特征在于，深盲孔壳体脉冲电流辅助局部镦锻连续成形方法步骤如下：步骤一、制作深盲孔预制坯：通过热挤压成形将难变形金属材料制成内孔深径比小于等于3的预制坯；步骤二、成形准备工作及装配工作：成形装置包括芯棒、推杆、第一组锤头、第二组锤头、一个夹持电极正极和夹持电极负极，同时在芯棒外侧设有滑动电极负极，在芯棒与预制坯接触的部分以及推杆与预制坯接触的部分均匀的喷涂石墨润滑乳，再将预制坯放置于成形装置内，此时，芯棒前端深入预制坯内盲孔底部，推杆顶住预制坯外侧底部，夹持电极正极夹持预制坯，滑动电极负极与入口端的预制坯接触；步骤三、成形装置启动：启动推杆及芯棒的进给装置，使得预制坯沿轴向向前以一定速率前进，且推杆及芯棒的轴向给进速率相同；此时，预制坯先经过第一组锤头，后经过第二组锤头，当预制坯到达第一组锤头前，夹持电极正极和滑动电极负极接通产生脉冲辅助电流，变形区内的预制坯升温，接通夹持电极正极和滑动电极负极的同时，第一组锤头和第二组锤头在驱动装置的作用下开始高频脉冲径向加载；步骤四、成形装置工作：随预制坯的连续进给，预制坯在脉冲电流辅助作用下经过变形区，在第一组锤头和第二组锤头的高频锤击作用下预制坯发生塑性变形，随后继续从变形区流出，预制坯完成成形过程；步骤五、得到深盲孔壳体锻件：拆卸芯棒，将芯棒与变形后的预制坯分离，得到深盲孔壳体锻件。2.根据权利要求1所述的深盲孔壳体脉冲电流辅助局部镦锻连续成形方法，其特征在于：步骤一中所述的难变形金属材料，包括铝合金、镁合金等轻合金材料、钢铁材料、钛合金等类似性质的材料。3.根据权利要求1所述的深盲孔壳体脉冲电流辅助局部镦锻连续成形方法，其特征在于：步骤二中，所述成形装置包括控制推杆的推杆夹持卡盘，所述夹持卡盘通过电机和丝杠结构控制实现推杆的轴向运动，所述成形装置还包括夹持芯棒的芯棒夹持卡盘，所述芯棒夹持卡盘也通过电机和丝杠结构控制实现芯棒的轴向运动。4.根据权利要求1所述的深盲孔壳体脉冲电流辅助局部镦锻连续成形方法，其特征在于：步骤三中，推杆和芯棒的轴向进给速率均为5mm/s～20mm/s；所述芯棒和所述推杆均采用高温合金材料。5.根据权利要求1所述的深盲孔壳体脉冲电流辅助局部镦锻连续成形方法，其特征在于：2CN113020514A权利要求书2/2页步骤二中，第一组锤头和第二组锤头之间均为旋转锻造锤头，用于驱动第一组锤头和第二组锤头径向加载的轴承的滚子数为10个～50个、第一组锤头和第二组锤头的转速为50r/min～500r/min、锻打频率为300次/min～5000次/min、总行程为5mm～20mm，锤头的锻打速率为30mm/s～100mm/s。6.根据权利要求1所述的深盲孔壳体脉冲电流辅助局部镦锻连续成形方法，其特征在于：步骤二中，所述夹持电极正极、夹持电极负极、所述滑动电极负极的脉冲电压为5V～30V，脉冲宽度为10μs～300μs。7.根据权利要求1所述的深盲孔壳体脉冲电流辅助局部镦锻连续成形方法，其特征在于：所述芯棒、推杆、第一组锤头、第二组锤头的表面均进行绝缘处理。8.深盲孔壳体脉冲电流辅助局部镦锻连续成形装置，其特征在于：所述成形装置包括芯棒、推杆、