專(zhuān)利名稱(chēng):一種利用脈沖電流輔助多向鍛造強(qiáng)韌化鎂合金的裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種利用脈沖電流輔助多向鍛造強(qiáng)韌化鎂合金的裝置，具體包括:加熱裝置、保溫裝置、鍛造裝置以及絕緣裝置。其特征在于利用該裝置的外接脈沖電流對(duì)多向鍛造過(guò)程起到的輔助作用，使得在多向鍛造過(guò)程中脈沖電流的加熱、增塑及晶粒細(xì)化效應(yīng)作用到鎂合金鍛坯上。通過(guò)本實(shí)用新型所述的裝置能夠?qū)崿F(xiàn)鎂合金多向鍛造過(guò)程中鍛坯的高效加熱及保溫，并且在變形過(guò)程中，可充分利用脈沖電流對(duì)鎂合金再結(jié)晶的促進(jìn)效應(yīng)，進(jìn)一步細(xì)化晶粒，有效地實(shí)現(xiàn)了鎂合金的強(qiáng)韌化。可消除普通多向鍛造過(guò)程中鍛壓道次較多、需要反復(fù)加熱、鍛前加熱時(shí)間長(zhǎng)、細(xì)晶化效果差等不利因素引起的能耗和成本高的問(wèn)題，有效地改善了鎂合金的強(qiáng)韌化效果，提高了效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種利用脈沖電流輔助多向鍛造強(qiáng)韌化鎂合金的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及金屬材料加工領(lǐng)域，具體涉及一種利用脈沖電流輔助多向鍛造強(qiáng)韌化鎂合金的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鎂合金作為一種正式的材料首次應(yīng)用于工業(yè)實(shí)在20世紀(jì)30年代，那時(shí)它被應(yīng)用于賽車(chē)的活塞。不過(guò)，那時(shí)候鎂合金還被認(rèn)為是潛力有限的一種特殊材料。之后隨著科技的發(fā)展與進(jìn)步，鎂合金材料的特點(diǎn)進(jìn)一步被發(fā)現(xiàn):①密度小，比鋁輕三分之一，其比強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度與密度之比值)較鋁合金高;②疲勞極限高;③能比鋁合金承受較大的沖擊載荷;④導(dǎo)熱性好;⑤鑄造性好;尺寸穩(wěn)定性好;⑦易于回收;⑧有良好的切削加工性;⑨有較好的減振性能;⑩在諸多方面比工程塑料優(yōu)越，可替代工程塑料;在煤油、汽油、礦物油和堿類(lèi)中的耐耐蝕性較高等。如今鎂合金已成為汽車(chē)、航空及電子等工業(yè)中不可替代的一種材料。然而鎂合金還具有一定的缺陷，具有塑性、韌性等力學(xué)性能較差等缺點(diǎn)，因此為了獲得性能更好的鎂合金原材料還需相應(yīng)的后續(xù)工藝處理以提高其力學(xué)性能。
[0003]研究表明，晶粒細(xì)化是提高鎂合金綜合性能的重要手段之一，近年來(lái)大塑性變形方法，如等徑角擠壓(ECAE)、累積疊乳(ARB)、多道次鐓擠、多向鍛造等，作為細(xì)化晶粒以獲得高性能材料的有效途徑受到了廣泛的關(guān)注，而在這些方法中，多向鍛造由于具有工藝簡(jiǎn)單、成本低、可制備大塊致密材料等特點(diǎn)具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)獲得了大量的應(yīng)用。然而現(xiàn)有的多向鍛造工藝還存在一些問(wèn)題亟待解決，如鍛壓道次較多、需要反復(fù)加熱、鍛前加熱時(shí)間長(zhǎng)、加熱效率低等，而這些都造成了該工藝生產(chǎn)效率低下，成本較高，嚴(yán)重制約了其進(jìn)一步的推廣與應(yīng)用，為此有必要針對(duì)這些問(wèn)題對(duì)多向鍛工藝進(jìn)行改進(jìn)。以進(jìn)一步提升多向鍛造的工藝效果、提高加工效率。
[0004]脈沖電流作為一種改善材料性能、提高工藝效率的輔助手段，已在材料成形的許多工藝中得到了應(yīng)用，脈沖電流能提高金屬材料的塑性變形能力，促進(jìn)非晶合金的晶化過(guò)程，提高再結(jié)晶形核率，細(xì)化合金的凝固組織。從而使晶粒得到細(xì)化，提高材料的強(qiáng)韌性，改善材料的綜合力學(xué)性能，降低加工成本。因此，本實(shí)用新型擬將脈沖電流在工藝中起到的“加熱”、“增塑”以及提高再結(jié)晶形核率的作用應(yīng)用于鎂合金的多向鍛造工藝中，綜合利用脈沖電流的提高再結(jié)晶形核率以及“加熱”與“增塑”效應(yīng)，以提高多向鍛的加熱效率，降低能耗與成本，提升材料的細(xì)晶化效果，減少多向鍛造的道次，從而實(shí)現(xiàn)工藝的低成本與連續(xù)性。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了多向鍛的脈沖電流輔助裝置，進(jìn)行了脈沖電流輔助多向鍛造強(qiáng)韌化鎂合金的工藝實(shí)驗(yàn)，提高了多向鍛的加熱效率，降低能耗與成本，提升材料的細(xì)晶化效果，減少多向鍛造的道次，從而實(shí)現(xiàn)工藝的低成本與連續(xù)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種脈沖電流輔助多向鍛造強(qiáng)韌化鎂合金的裝置，以解決鎂合金多向鍛造過(guò)程中出現(xiàn)的鍛壓道次較多、需要反復(fù)加熱、鍛前加熱時(shí)間長(zhǎng)、加熱效率低、細(xì)晶化效果差等因素引起的能耗和成本高，連續(xù)性和工藝性差的問(wèn)題。
[0006]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是:
[0007]—種脈沖電流輔助多向鍛造強(qiáng)韌化鎂合金的裝置，其特征在于:它包括加熱裝置、保溫裝置、鍛造裝置以及絕緣裝置;其中模具裝置具體包括上模座1、上陶瓷板2、導(dǎo)線3、鈦板4、通孔6、下陶瓷板7、下模座8、墊塊9、銅質(zhì)墊塊10、鎂合金鍛坯11、測(cè)溫孔12、石棉套13、陶瓷模具14以及銅質(zhì)壓頭15其中上模座1、上陶瓷板2、銅質(zhì)壓頭15依次沿中心線從上往下平行放置并固定在一起，下模座8、下陶瓷板7依次沿中心線向上平行放置并固定在一起，將墊塊9緊貼下模座8放置，并將陶瓷模具14沿模具中心線放置于墊塊9上;把石棉套13放置于陶瓷模具14外面，使該石棉套13內(nèi)壁緊貼陶瓷模具14外壁;然后，將銅質(zhì)墊塊10沿陶瓷模具14內(nèi)壁放入，并放置于下陶瓷板7上；同時(shí)，將上電極用導(dǎo)線3接到銅質(zhì)壓頭15上，下電極連接的導(dǎo)線3穿過(guò)墊塊9上的通孔6接到銅質(zhì)墊塊10上，從而與脈沖電源5形成閉合回路，最終形成了一個(gè)包含整個(gè)鎂合金鍛坯11于型腔中的模具裝置;并且本實(shí)用新型的裝置為鎂合金強(qiáng)韌化提供了一鐘新的途徑。
[0008]它還包括絕緣裝置，具體包括:上陶瓷板2、陶瓷模具14以及下陶瓷板7;所述上陶瓷板2位于壓頭15與上模座I之間，下陶瓷板7位于下模座8與銅質(zhì)墊塊10之間；陶瓷模具14沿裝置中心線放置于墊塊9上，且陶瓷模具外壁被石棉套緊貼放置，從而保證了鍛坯處于絕緣狀態(tài)，一方面保證了鍛坯得到有效加工，另一方面保證工作人員的人身安全。
[0009]它還包括保溫裝置，具體包括:鈦板4和石棉套13。所述石棉套13緊貼陶瓷模具14外壁放置，鈦板4分為上下鈦板，分別緊貼在壓頭15、銅質(zhì)墊塊10上，從而對(duì)模具內(nèi)的鍛坯起到保溫作用，有效的保證鍛坯的性能。
[0010]它還包括加熱裝置，具體由導(dǎo)線3與脈沖電源5構(gòu)成，將上電極用導(dǎo)線3接到銅質(zhì)壓頭15上，下電極連接的導(dǎo)線3穿過(guò)墊塊9上的通孔6連接到銅質(zhì)墊塊10上，與脈沖電源5形成閉合回路，從而使脈沖電源5接通到模具上，使得脈沖電流在多向鍛造過(guò)程中對(duì)鎂合金的強(qiáng)韌化起到輔助作用。
[0011]它還包括測(cè)溫孔12，所述測(cè)溫孔12穿過(guò)陶瓷模具14與石棉套13，使得加工時(shí)模具內(nèi)溫度得到掌控，可以隨時(shí)對(duì)工作狀況進(jìn)行調(diào)整。
[0012]與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果；
[0013]1.通過(guò)脈沖電流對(duì)鎂合金具有的加熱作用，在多向鍛造過(guò)程中能夠?qū)﹀懪髌鸬郊訜嶙饔?，減少多向鍛造過(guò)程中鍛坯溫度降低、加熱效率低等問(wèn)題，提高加工效率。
[0014]2.通過(guò)脈沖電流對(duì)鎂合金具有的增塑以及提高再結(jié)晶形核率作用，在鍛造過(guò)程中與多向鍛的大塑性變形一起細(xì)化了鎂合金晶粒，有效的強(qiáng)韌化鎂合金，可以起到減少鍛壓道次，提高細(xì)晶化的效果。有效的改善鎂合金的性能，提高了加工效率。
[0015]3.本實(shí)用新型通過(guò)脈沖電流對(duì)鎂合金的加熱與細(xì)晶作用，消除了需要反復(fù)加工鍛坯的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)工藝的低成本與連續(xù)性。
[0016]4.本實(shí)用新型操作簡(jiǎn)單，易于改裝，可根據(jù)具體需要在導(dǎo)電通道內(nèi)加工不同形狀的鍛件。
[0017]5.本實(shí)用新型成本低廉，能耗低，加熱效率高，細(xì)晶效果好，利于節(jié)省科研經(jīng)費(fèi)，提高科研效率。
【附圖說(shuō)明】

[0018]圖1是一種脈沖電流輔助多向鍛造強(qiáng)韌化鎂合金裝置的示意圖。圖2是脈沖電流輔助多向鍛造的工藝流程。脈沖電流輔助多向鍛造強(qiáng)韌化鎂合金的裝置具體包括上模座1、上陶瓷板2、導(dǎo)線3、鈦板4、通孔6、下陶瓷板7、下模座8、墊塊9、銅質(zhì)墊塊10、鎂合金鍛坯11、測(cè)溫孔12、石棉套13、脈沖電源5、陶瓷模具14以及銅質(zhì)壓頭15其中上模座1、上陶瓷板2、銅質(zhì)壓頭15依次沿中心線從上往下平行放置并固定在一起，下模座8、下陶瓷板7依次沿中心線向上平行放置并固定在一起，將墊塊9緊貼下模座8放置，并將陶瓷模具14沿模具中心線放置于墊塊9上;把石棉套13放置于陶瓷模具14外面，使該石棉套13內(nèi)壁緊貼陶瓷模具14外壁;然后，將銅質(zhì)墊塊10沿陶瓷模具14內(nèi)壁放入，并放置于下陶瓷板7上;最后，將上電極用導(dǎo)線3接到銅質(zhì)壓頭15上，下電極連接的導(dǎo)線3穿過(guò)墊塊9上的通孔6接到銅質(zhì)墊塊10上，從而與脈沖電源5形成閉合回路，最終形成了一個(gè)包含整個(gè)鎂合金鍛坯11于型腔中的模具裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本實(shí)用新型提供了針對(duì)鎂合金的一種脈沖電流輔助多向鍛造強(qiáng)韌化鎂合金的裝置的使用方法，具體的實(shí)施方式如下:
[0020]1、設(shè)定所述長(zhǎng)方體鍛坯的三個(gè)相互垂直的面分別為A面，B面，C面，將鍛坯A面朝上，并沿模具中心線放置于銅質(zhì)墊塊10的鈦板4上，合模。
[0021]2、對(duì)鍛坯進(jìn)行預(yù)加壓，加壓壓力約在5-10MPa，從而保證鍛坯與壓頭15以及銅質(zhì)墊塊10上的鈦板的良好接觸。
[0022]3、將脈沖電流5開(kāi)關(guān)打開(kāi)通電，使脈沖電流密度大約達(dá)到25-28A/mm2，保持通電大約20-40秒，使的鍛坯溫度得以迅速升至400°C左右。然后降低電流密度至22 A/mm2，從而使的溫度得以維持在400 °C左右。
[0023]4、打開(kāi)壓力機(jī)開(kāi)始加壓，使壓力機(jī)沿下行方向鍛造A面，當(dāng)試樣側(cè)面接觸陶瓷模具14內(nèi)表面時(shí)停止加壓并斷電。使的鍛坯迅速降溫，避免了晶粒的長(zhǎng)大，保持了細(xì)晶化的效果O
[0024]5、然后開(kāi)模將鍛坯取出，重復(fù)上述過(guò)程鍛造B面和C面。
[0025]6、最后將上述工作流程重復(fù)3-5道次，就得到了我們所需的晶粒細(xì)小的力學(xué)性能優(yōu)良的強(qiáng)韌化的鎂合金鍛坯。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用脈沖電流輔助多向鍛造強(qiáng)韌化鎂合金的裝置，其特征在于:它包括加熱裝置、保溫裝置、鍛造裝置以及絕緣裝置;其中模具裝置具體包括上模座(1)、上陶瓷板(2)、導(dǎo)線(3)、鈦板(4)、通孔(6)、下陶瓷板(7)、下模座(8)、墊塊(9)、銅質(zhì)墊塊(10)、鎂合金鍛坯(11)、測(cè)溫孔(12)、石棉套(13)、電源(5)、陶瓷模具(14)以及銅質(zhì)壓頭(15);其中上模座(1)、上陶瓷板(2)、銅質(zhì)壓頭(15)依次沿中心線從上往下平行放置并固定在一起，下模座(8)、下陶瓷板(7)依次沿中心線向上平行放置并固定在一起，將墊塊(9)緊貼下模座(8)放置，并將陶瓷模具(14)沿模具中心線放置于墊塊(9)上;把石棉套(13)放置于陶瓷模具(14)外面，使該石棉套(13)內(nèi)壁緊貼陶瓷模具(14)外壁;然后，將銅質(zhì)墊塊(10)沿陶瓷模具(14)內(nèi)壁放入，并放置于下陶瓷板(7)上；同時(shí)，將上電極用導(dǎo)線(3)接到銅質(zhì)壓頭(15)上，下電極連接的導(dǎo)線(3)穿過(guò)墊塊(9)上的通孔(6)接到銅質(zhì)墊塊(10)上，從而與脈沖電源(5)構(gòu)成一個(gè)閉合回路，形成了一個(gè)包含整個(gè)鎂合金鍛坯(11)于型腔中的模具裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用脈沖電流輔助多向鍛造強(qiáng)韌化鎂合金的裝置，其特征在于:加熱裝置由導(dǎo)線(3)與脈沖電源(5)構(gòu)成，將上電極用導(dǎo)線(3)接到銅質(zhì)壓頭(15)上，下電極連接的導(dǎo)線(3)穿過(guò)墊塊(9)上的通孔(6)連接到銅質(zhì)墊塊(10)上，與脈沖電源(5)構(gòu)成閉合回路，從而使的脈沖電源(5)接通到模具上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用脈沖電流輔助多向鍛造強(qiáng)韌化鎂合金的裝置，其特征在于:它還包括絕緣裝置上陶瓷板(2)、陶瓷模具(14)以及下陶瓷板(7);所述上陶瓷板(2)位于銅質(zhì)壓頭(15)與上模座(I)之間，下陶瓷板(7)位于下模座(8)與銅質(zhì)墊塊(10)之間；陶瓷模具(14)沿裝置中心線放置于墊塊(9)上，且陶瓷模具(14)外壁被石棉套(13)緊貼放置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用脈沖電流輔助多向鍛造強(qiáng)韌化鎂合金的裝置，其特征在于:它還包括保溫裝置鈦板(4)和石棉套(13);所述石棉套(13)緊貼陶瓷模具(14)外壁放置，鈦板(4)分為上下鈦板，分別緊貼在銅質(zhì)壓頭(15)、銅質(zhì)墊塊(10)上。
【文檔編號(hào)】C22F1/06GK205710875SQ201620166587
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年3月6日
【發(fā)明人】李超, 槐寶, 李彩霞
【申請(qǐng)人】哈爾濱理工大學(xué)