專利名稱：電致塑性自由鍛裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鍛造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電致塑性自由鍛裝置。
背景技術(shù)：
自由鍛造是利用沖擊力或壓力使金屬在上下砧面間各個方向自由變形，不受任何限制而獲得所需形狀及尺寸和一定機械性能的鍛件的一種加工方法。針對那些塑性較差的材料，一般會進行熱處理，但是這種方法面臨一些問題，因為有些材料本身的性質(zhì)就決定了其不適于進行熱處理，比如一些高比重合金材料退火存在脆性，塑性指標有所提高的同時強度和硬度卻明顯降低，且熱處理可能造成退火的均勻性差，加熱時間長，能耗相對較大。通過金屬塑性變形的微觀機理可知，塑性變形的實質(zhì)是大量位錯的產(chǎn)生和運動， 由于位錯的運動和相互間的作用，在塑性變形中將產(chǎn)生位錯的纏結(jié)和位錯與第二相及晶體缺陷的反應等現(xiàn)象，從而阻礙位錯的運動，形成加工硬化，使得塑性變形難以繼續(xù)。電致塑性效應是指材料在運動電子(電流或電場)作用下，變形抗力急劇下降，塑性明顯提高的現(xiàn)象。因此在金屬塑性加工過程中，在金屬變形方向上施以高密度電流，從而在金屬內(nèi)部形成電子風，電子風作用于金屬推動其位錯的運動并克服運動中的障礙，減輕了金屬的加工硬化現(xiàn)象產(chǎn)生的影響，使其成形性能大大提高。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種在自由鍛的過程中利用金屬的電致塑性效應來改善其成形性能的裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在自由鍛的過程中利用金屬的電致塑性效應來改善其成形性能的裝置和方法。為實現(xiàn)上述目的，提供了一種電致塑性自由鍛裝置，包括電刷裝置、驅(qū)動裝置和控制裝置，其中該電刷裝置與脈沖電源相連，該控制裝置可控制該驅(qū)動裝置驅(qū)動該電刷裝置與坯料接觸或分離，其根據(jù)上砧板的位置來控制該電刷裝置接觸和離開坯料的時間，使得當對坯料進行鍛打時，在該控制裝置的控制下，該驅(qū)動裝置驅(qū)動該電刷裝置與該坯料接觸， 并向該坯料通以橫向的連續(xù)電脈沖。在本發(fā)明的較佳實施方式中，電刷裝置與脈沖電源相連，當與坯料接觸時，在控制裝置的控制下，向坯料通以橫向的連續(xù)電脈沖。在本發(fā)明的另一較佳實施方式中，該電致塑性自由鍛裝置包括一對或多對該電刷裝置，對稱地布置在該坯料的兩側(cè)，該電刷裝置在該驅(qū)動裝置的作用下，相對該坯料橫向運動，從而與之接觸或分離。在進一步的實施方式中，上砧板的寬度與下砧板大致相同，但下砧板的長度大于上砧板。在進一步的實施方式中，該電刷裝置與坯料的接觸位置與坯料的待鍛打部分的位置相對應，且該電刷裝置與坯料的接觸面積的寬度與坯料的待鍛打部分的寬度大致相同。本發(fā)明還提供了一種用于上述裝置的電致塑性自由鍛方法，包括如下步驟
A)將坯料置于下砧板上，進給該坯料，使該坯料的待鍛打部分位于上砧板的下方；B)在該上砧板進行鍛打前，由該控制裝置控制該驅(qū)動裝置，驅(qū)動該電刷裝置與該坯料接觸并通電；C)在該上砧板完成一次鍛打離開該坯料后，該控制裝置控制該驅(qū)動裝置，驅(qū)動該電刷裝置與該坯料分離；D)繼續(xù)進給所述坯料，而所述上砧板則回到初始位置，從而完成一次循環(huán)。進一步的實施例中，該方法中的電刷裝置為一對或多對，對稱地布置在坯料的兩側(cè)，該電刷裝置在驅(qū)動裝置的作用下，相對坯料橫向運動，從而與之接觸或分離。更進一步的實施例中，該方法中的上砧板的寬度與所述下砧板大致相同，但下砧板的長度大于上砧板。更進一步的實施例中，該方法中的電刷裝置與坯料的接觸位置與坯料的待鍛打部分的位置相對應，且該電刷裝置與坯料的接觸面積的寬度與坯料的待鍛打部分的寬度大致相同。本發(fā)明裝置和方法相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點本發(fā)明利用材料的電致塑性效應，尤其是通過電刷裝置給坯料通以橫向的連續(xù)電脈沖，降低了自由鍛造過程中的塑性變形抗力，特別適用于那些塑性較差和不適于進行熱處理的材料能夠鍛造成形，且局部加工局部電脈沖處理的方式能夠保證其均勻性，也能夠滿足對局部區(qū)域進行特殊處理的需要。以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。


圖1是本發(fā)明的一個較佳實施例的電致塑性自由鍛裝置的立體圖。圖2是圖1所示的本發(fā)明的一個較佳實施例的電致塑性自由鍛裝置的正視圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體地操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例1如圖1所示，本實施例包括上砧板1，下砧板2，脈沖電源3，驅(qū)動裝置4，電刷裝置 5，坯料6和控制裝置7，其中下砧板2在寬度上與上砧板1相同，在長度上比上砧板1大， 相當于一個大平臺，可移動的電刷裝置5在下砧板2上工作，脈沖電源3與電刷裝置5相連， 驅(qū)動裝置4驅(qū)動電刷5進行往復運動，電刷裝置5在通電過程中相對坯料6呈對稱放置，控制裝置7按照預先設定的參數(shù)通過檢測上砧板1的位置來控制電刷裝置5接觸坯料6和離開坯料6的時間。本實施例的待加工坯料是材質(zhì)為HRB335的方坯，其規(guī)格為150X 150X3000mm，連續(xù)脈沖電源輸出脈沖電流的工藝參數(shù)為峰值電流為7000A，頻率300HZ，脈寬60 μ s，占空比 10%。
本發(fā)明的工作過程如下先將坯料6放置于下砧板2上，對控制裝置7進行參數(shù)設定，電刷裝置5通過導線與脈沖電源3相連，外界給待加工坯料6 —定的送進量后使得局部區(qū)域到達自由鍛錘的正下方，在自由鍛錘下落到一定距離時控制裝置7向驅(qū)動裝置4發(fā)出信號使電刷裝置5接觸坯料6通電，在自由鍛錘下落完成一次鍛打離開坯料6表面一定距離時控制裝置7向驅(qū)動裝置4發(fā)出信號使其控制電刷裝置5后退，使電刷裝置5與坯料 6不再接觸，坯料6繼續(xù)送進，自由鍛錘回到初始位置，至此完成了一道循環(huán)，如此往復的操作，即可完成坯料的加工。實施例2本實施例的待加工坯料是材質(zhì)為Q235的矩形坯，其規(guī)格為180X275X5000mm， 連續(xù)脈沖電源輸出脈沖電流的工藝參數(shù)為峰值電750(^，頻率300擬，脈寬6(^8，占空比 10%。本實施例與實施例1的其他實施方式相同。以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應當理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電致塑性自由鍛裝置，包括電刷裝置、驅(qū)動裝置和控制裝置，其中所述的電刷裝置與脈沖電源相連，所述的控制裝置可控制所述的驅(qū)動裝置驅(qū)動所述的電刷裝置與坯料接觸或分離，其根據(jù)上砧板的位置來控制所述的電刷裝置接觸和離開坯料的時間，使得當對所述坯料進行鍛打時，在所述的控制裝置的控制下，所述驅(qū)動裝置驅(qū)動所述的電刷裝置與所述坯料接觸，并向所述坯料通以橫向的連續(xù)電脈沖。
2.如權(quán)利要求1所述的電致塑性自由鍛裝置，其特征在于，所述的電致塑性自由鍛裝置包括一對或多對所述的電刷裝置，對稱地布置在所述坯料的兩側(cè)，所述的電刷裝置在所述驅(qū)動裝置的作用下，相對所述坯料橫向運動，從而與之接觸或分離。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電致塑性自由鍛裝置，其特征在于，所述上砧板的寬度與下砧板大致相同，但所述下砧板的長度大于所述上砧板。
4.如權(quán)利要求3所述的電致塑性自由鍛裝置，其特征在于，所述的電刷裝置與所述坯料的接觸位置與所述坯料的待鍛打部分的位置相對應，且所述的電刷裝置與所述坯料的接觸面積的寬度與所述坯料的待鍛打部分的寬度大致相同。
5.一種用于權(quán)利要求1中所述電致塑性自由鍛裝置的電致塑性自由鍛方法，包括如下步驟A)將所述坯料置于下砧板上，進給所述坯料，使所述坯料的待鍛打部分位于上砧板的下方；B)在所述上砧板進行鍛打前，由所述控制裝置控制所述驅(qū)動裝置，驅(qū)動所述電刷裝置與所述坯料接觸并通電；C)在所述上砧板完成一次鍛打離開所述坯料后，所述控制裝置控制所述驅(qū)動裝置，驅(qū)動所述的電刷裝置與所述坯料分離；D)繼續(xù)進給所述坯料，而所述上砧板則回到初始位置，從而完成一次循環(huán)。
6.如權(quán)利要求5所述的電致塑性自由鍛方法，其特征在于，所述的電刷裝置為一對或多對，對稱地布置在所述坯料的兩側(cè)，所述的電刷裝置在所述驅(qū)動裝置的作用下，相對所述坯料橫向運動，從而與之接觸或分離。
7.如權(quán)利要求5或6所述的電致塑性自由鍛方法，其特征在于，所述上砧板的寬度與所述下砧板大致相同，但所述下砧板的長度大于所述上砧板。
8.如權(quán)利要求7所述的電致塑性自由鍛方法，其特征在于，所述的電刷裝置與所述坯料的接觸位置與所述坯料的待鍛打部分的位置相對應，且所述的電刷裝置與所述坯料的接觸面積的寬度與所述坯料的待鍛打部分的寬度大致相同。
全文摘要
一種電致塑性自由鍛裝置，包括電刷裝置、驅(qū)動裝置和控制裝置，其中該電刷裝置與脈沖電源相連，該控制裝置可控制該驅(qū)動裝置驅(qū)動該電刷裝置與坯料接觸或分離，其根據(jù)上砧板的位置來控制該電刷裝置接觸和離開坯料的時間，使得當對坯料進行鍛打時，在該控制裝置的控制下，該驅(qū)動裝置驅(qū)動該電刷裝置與該坯料接觸，并向該坯料通以橫向的連續(xù)電脈沖。還提供了一種電致塑性自由鍛方法。本發(fā)明的裝置和方法在自由鍛的過程中利用金屬的電致塑性效應改善了其成形性能。
文檔編號B21J9/20GK102489651SQ201110391820
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者呂智, 李奧, 沈耀, 金學軍, 馬佳偉 申請人:上海交通大學