一種脈沖電流輔助多向鍛造強韌化鎂合金的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料加工領(lǐng)域，具體涉及一種脈沖電流輔助多向鍛造鎂合金強韌化的裝置及方法。
【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)實在20世紀30年代，那時它被應(yīng)用于賽車的活塞。不過，那時候鎂合金還被認為是潛力有限的一種特殊材料。之后隨著科技的發(fā)展與進步，鎂合金材料的特點進一步被發(fā)現(xiàn):①密度小，比鋁輕三分之一，其比強度(抗拉強度與密度之比值)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、礦物油和堿類中的耐耐蝕性較高等。如今鎂合金已成為汽車、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、韌性等力學性能較差等缺點，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性能。
[0003]研究表明，晶粒細化是提高鎂合金綜合性能的重要手段之一，近年來大塑性變形方法，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單、成本低、可制備大塊致密材料等特點具有獨特的技術(shù)優(yōu)勢獲得了大量的應(yīng)用。然而現(xiàn)有的多向鍛造工藝還存在一些問題亟待解決，如鍛壓道次較多、需要反復(fù)加熱、鍛前加熱時間長、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，嚴重制約了其進一步的推廣與應(yīng)用，為此有必要針對這些問題對多向鍛工藝進行改進。以進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，促進非晶合金的晶化過程，提高再結(jié)晶形核率，細化合金的凝固組織。從而使晶粒得到細化，提高材料的強韌性，改善材料的綜合力學性能，降低加工成本。因此，本發(fā)明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，提升材料的細晶化效果，減少多向鍛造的道次，從而實現(xiàn)工藝的低成本與連續(xù)性。本發(fā)明設(shè)計了多向鍛的脈沖電流輔助裝置，進行了脈沖電流輔助多向鍛造強韌化鎂合金的工藝實驗，提高了多向鍛的加熱效率，降低能耗與成本，提升材料的細晶化效果，減少多向鍛造的道次，從而實現(xiàn)工藝的低成本與連續(xù)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種脈沖電流輔助多向鍛造強韌化鎂合金的裝置及方法，以解決鎂合金多向鍛造過程中出現(xiàn)的鍛壓道次較多、需要反復(fù)加熱、鍛前加熱時間長、加熱效率低、細晶化效果差等因素引起的能耗和成本高，連續(xù)性和工藝性差的問題，進一步提高鎂合金強韌化效果及效率。
[0006 ]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:
一種脈沖電流輔助多向鍛造強韌化鎂合金的裝置及方法，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，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，最終形成了一個包含整個鎂合金鍛坯11于型腔中的模具裝置;并且本發(fā)明的裝置及方法為鎂合金強韌化提供了一鐘新的途徑。
[0007]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。
[0008]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，從而對模具內(nèi)的鍛坯起到保溫作用，有效的保證鍛坯的性能。
[0009]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程中對鎂合金的強韌化起到輔助作用。
[0010]它還包括測溫孔12，所述測溫孔12穿過陶瓷模具14與石棉套13，使得加工時模具內(nèi)溫度得到掌控，可以隨時對工作狀況進行調(diào)整。
[0011 ]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果；
1.通過脈沖電流對鎂合金具有的加熱作用，在多向鍛造過程中能夠?qū)﹀懪髌鸬郊訜嶙饔?，減少多向鍛造過程中鍛坯溫度降低、加熱效率低等問題，提高加工效率。
[0012]2.通過脈沖電流對鎂合金具有的增塑以及提高再結(jié)晶形核率作用，在鍛造過程中與多向鍛的大塑性變形一起細化了鎂合金晶粒，有效的強韌化鎂合金，可以起到減少鍛壓道次，提高細晶化的效果。有效的改善鎂合金的性能，提高了加工效率。
[0013]3.本發(fā)明通過脈沖電流對鎂合金的加熱與細晶作用，消除了需要反復(fù)加工鍛坯的問題，實現(xiàn)工藝的低成本與連續(xù)性。
[0014]4.本發(fā)明操作簡單，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。
[0015]5.本發(fā)明成本低廉，能耗低，加熱效率高，細晶效果好，利于節(jié)省科研經(jīng)費，提高科研效率。
【附圖說明】
[0016]圖1是一種脈沖電流輔助多向鍛造強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韌化鎂合金的裝置具體包括上模座1、上陶瓷