专利名称：电致塑性自由锻装置和方法
技术领域：
本发明涉及锻造技术领域，具体涉及一种电致塑性自由锻装置。
背景技术：
自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法。针对那些塑性较差的材料，一般会进行热处理，但是这种方法面临一些问题，因为有些材料本身的性质就决定了其不适于进行热处理，比如一些高比重合金材料退火存在脆性，塑性指标有所提高的同时强度和硬度却明显降低，且热处理可能造成退火的均勻性差，加热时间长，能耗相对较大。通过金属塑性变形的微观机理可知，塑性变形的实质是大量位错的产生和运动， 由于位错的运动和相互间的作用，在塑性变形中将产生位错的缠结和位错与第二相及晶体缺陷的反应等现象，从而阻碍位错的运动，形成加工硬化，使得塑性变形难以继续。电致塑性效应是指材料在运动电子(电流或电场)作用下，变形抗力急剧下降，塑性明显提高的现象。因此在金属塑性加工过程中，在金属变形方向上施以高密度电流，从而在金属内部形成电子风，电子风作用于金属推动其位错的运动并克服运动中的障碍，减轻了金属的加工硬化现象产生的影响，使其成形性能大大提高。因此，本领域的技术人员致力于开发一种在自由锻的过程中利用金属的电致塑性效应来改善其成形性能的装置和方法。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种在自由锻的过程中利用金属的电致塑性效应来改善其成形性能的装置和方法。为实现上述目的，提供了一种电致塑性自由锻装置，包括电刷装置、驱动装置和控制装置，其中该电刷装置与脉冲电源相连，该控制装置可控制该驱动装置驱动该电刷装置与坯料接触或分离，其根据上砧板的位置来控制该电刷装置接触和离开坯料的时间，使得当对坯料进行锻打时，在该控制装置的控制下，该驱动装置驱动该电刷装置与该坯料接触， 并向该坯料通以横向的连续电脉冲。在本发明的较佳实施方式中，电刷装置与脉冲电源相连，当与坯料接触时，在控制装置的控制下，向坯料通以横向的连续电脉冲。在本发明的另一较佳实施方式中，该电致塑性自由锻装置包括一对或多对该电刷装置，对称地布置在该坯料的两侧，该电刷装置在该驱动装置的作用下，相对该坯料横向运动，从而与之接触或分离。在进一步的实施方式中，上砧板的宽度与下砧板大致相同，但下砧板的长度大于上砧板。在进一步的实施方式中，该电刷装置与坯料的接触位置与坯料的待锻打部分的位置相对应，且该电刷装置与坯料的接触面积的宽度与坯料的待锻打部分的宽度大致相同。本发明还提供了一种用于上述装置的电致塑性自由锻方法，包括如下步骤
A)将坯料置于下砧板上，进给该坯料，使该坯料的待锻打部分位于上砧板的下方；B)在该上砧板进行锻打前，由该控制装置控制该驱动装置，驱动该电刷装置与该坯料接触并通电；C)在该上砧板完成一次锻打离开该坯料后，该控制装置控制该驱动装置，驱动该电刷装置与该坯料分离；D)继续进给所述坯料，而所述上砧板则回到初始位置，从而完成一次循环。进一步的实施例中，该方法中的电刷装置为一对或多对，对称地布置在坯料的两侧，该电刷装置在驱动装置的作用下，相对坯料横向运动，从而与之接触或分离。更进一步的实施例中，该方法中的上砧板的宽度与所述下砧板大致相同，但下砧板的长度大于上砧板。更进一步的实施例中，该方法中的电刷装置与坯料的接触位置与坯料的待锻打部分的位置相对应，且该电刷装置与坯料的接触面积的宽度与坯料的待锻打部分的宽度大致相同。本发明装置和方法相比现有技术具有以下优点本发明利用材料的电致塑性效应，尤其是通过电刷装置给坯料通以横向的连续电脉冲，降低了自由锻造过程中的塑性变形抗力，特别适用于那些塑性较差和不适于进行热处理的材料能够锻造成形，且局部加工局部电脉冲处理的方式能够保证其均勻性，也能够满足对局部区域进行特殊处理的需要。以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
图1是本发明的一个较佳实施例的电致塑性自由锻装置的立体图。图2是图1所示的本发明的一个较佳实施例的电致塑性自由锻装置的正视图。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体地操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。实施例1如图1所示，本实施例包括上砧板1，下砧板2，脉冲电源3，驱动装置4，电刷装置 5，坯料6和控制装置7，其中下砧板2在宽度上与上砧板1相同，在长度上比上砧板1大， 相当于一个大平台，可移动的电刷装置5在下砧板2上工作，脉冲电源3与电刷装置5相连， 驱动装置4驱动电刷5进行往复运动，电刷装置5在通电过程中相对坯料6呈对称放置，控制装置7按照预先设定的参数通过检测上砧板1的位置来控制电刷装置5接触坯料6和离开坯料6的时间。本实施例的待加工坯料是材质为HRB335的方坯，其规格为150X 150X3000mm，连续脉冲电源输出脉冲电流的工艺参数为峰值电流为7000A，频率300HZ，脉宽60 μ s，占空比 10%。
本发明的工作过程如下先将坯料6放置于下砧板2上，对控制装置7进行参数设定，电刷装置5通过导线与脉冲电源3相连，外界给待加工坯料6 —定的送进量后使得局部区域到达自由锻锤的正下方，在自由锻锤下落到一定距离时控制装置7向驱动装置4发出信号使电刷装置5接触坯料6通电，在自由锻锤下落完成一次锻打离开坯料6表面一定距离时控制装置7向驱动装置4发出信号使其控制电刷装置5后退，使电刷装置5与坯料 6不再接触，坯料6继续送进，自由锻锤回到初始位置，至此完成了一道循环，如此往复的操作，即可完成坯料的加工。实施例2本实施例的待加工坯料是材质为Q235的矩形坯，其规格为180X275X5000mm， 连续脉冲电源输出脉冲电流的工艺参数为峰值电750(^，频率300拟，脉宽6(^8，占空比 10%。本实施例与实施例1的其他实施方式相同。以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
权利要求
1.一种电致塑性自由锻装置，包括电刷装置、驱动装置和控制装置，其中所述的电刷装置与脉冲电源相连，所述的控制装置可控制所述的驱动装置驱动所述的电刷装置与坯料接触或分离，其根据上砧板的位置来控制所述的电刷装置接触和离开坯料的时间，使得当对所述坯料进行锻打时，在所述的控制装置的控制下，所述驱动装置驱动所述的电刷装置与所述坯料接触，并向所述坯料通以横向的连续电脉冲。
2.如权利要求1所述的电致塑性自由锻装置，其特征在于，所述的电致塑性自由锻装置包括一对或多对所述的电刷装置，对称地布置在所述坯料的两侧，所述的电刷装置在所述驱动装置的作用下，相对所述坯料横向运动，从而与之接触或分离。
3.如权利要求1或2所述的电致塑性自由锻装置，其特征在于，所述上砧板的宽度与下砧板大致相同，但所述下砧板的长度大于所述上砧板。
4.如权利要求3所述的电致塑性自由锻装置，其特征在于，所述的电刷装置与所述坯料的接触位置与所述坯料的待锻打部分的位置相对应，且所述的电刷装置与所述坯料的接触面积的宽度与所述坯料的待锻打部分的宽度大致相同。
5.一种用于权利要求1中所述电致塑性自由锻装置的电致塑性自由锻方法，包括如下步骤A)将所述坯料置于下砧板上，进给所述坯料，使所述坯料的待锻打部分位于上砧板的下方；B)在所述上砧板进行锻打前，由所述控制装置控制所述驱动装置，驱动所述电刷装置与所述坯料接触并通电；C)在所述上砧板完成一次锻打离开所述坯料后，所述控制装置控制所述驱动装置，驱动所述的电刷装置与所述坯料分离；D)继续进给所述坯料，而所述上砧板则回到初始位置，从而完成一次循环。
6.如权利要求5所述的电致塑性自由锻方法，其特征在于，所述的电刷装置为一对或多对，对称地布置在所述坯料的两侧，所述的电刷装置在所述驱动装置的作用下，相对所述坯料横向运动，从而与之接触或分离。
7.如权利要求5或6所述的电致塑性自由锻方法，其特征在于，所述上砧板的宽度与所述下砧板大致相同，但所述下砧板的长度大于所述上砧板。
8.如权利要求7所述的电致塑性自由锻方法，其特征在于，所述的电刷装置与所述坯料的接触位置与所述坯料的待锻打部分的位置相对应，且所述的电刷装置与所述坯料的接触面积的宽度与所述坯料的待锻打部分的宽度大致相同。
全文摘要
一种电致塑性自由锻装置，包括电刷装置、驱动装置和控制装置，其中该电刷装置与脉冲电源相连，该控制装置可控制该驱动装置驱动该电刷装置与坯料接触或分离，其根据上砧板的位置来控制该电刷装置接触和离开坯料的时间，使得当对坯料进行锻打时，在该控制装置的控制下，该驱动装置驱动该电刷装置与该坯料接触，并向该坯料通以横向的连续电脉冲。还提供了一种电致塑性自由锻方法。本发明的装置和方法在自由锻的过程中利用金属的电致塑性效应改善了其成形性能。
文档编号B21J9/20GK102489651SQ201110391820
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月1日 优先权日2011年12月1日
发明者吕智, 李奥, 沈耀, 金学军, 马佳伟 申请人:上海交通大学