电液成型方法和相关设备与流程

本发明涉及一种电液成型方法及其一种电液成型设备。

背景技术：

电液成型用于通过施加动压使坯料根据模型变形。为此，在填充有液体(如水)的型腔中的至少两个电极之间产生放电。于是，在两个电极之间形成电弧，导致液体出现升高的温度梯度和汽化。一般来说，压力波可称之为“冲击波”，它以高速移动并将坯料向模型方向挤压。与其他成型方法相比，电液成型特别有利，因为它能产生减弱的回弹，可在待成型部件上获得雕刻类细节和/或锐边和/或改进的断裂伸长。

在某些情况下，特别是当要成型的部件特别深时，会产生多次连续放电。在每次放电后，坯料都会移向远离电极。因此，压力波要传播更大的距离，这就会降低冲击的性能和方法的效率。

专利文献us8844331提出了通过在每次放电后和每次新放电前将移动电极使之更靠近坯料的方式来解决该问题。在该文献中，电极安装在型腔的可移动部分上。由于采用高电压在电极间产生放电，将电极与电压脉冲发生器相连的载流导体很重且体积大，会由于反复的移动而劣化。大约几十或几百ka的电流流经这些载流导体。专利文献us8844331所提出允许电极移动且允许向其供电的载流导体的部分用于移动的设备，相对复杂且庞大，还会出现可靠性的问题。

技术实现要素：

本发明特别旨在克服现有技术的上述缺点。

为此，根据第一方面，本发明提出了一种电液成型方法，其中：

-待变形坯料置于模型和持料器之间，

-将含有电极的型腔内的液位填充至预先确定的位置

-将坯料与型腔中的液体相接触，

-在至少两个电极之间产生第一放电，以使坯料相对于模型变形，其特征在于：

-在已经产生第一放电之后，通过移动模型，使得模型更接近电极，以便缩小在电极和待变形坯料之间的距离，

-在至少两个电极之间产生至少一次其他放电，使得坯料相对于模型变形。

在根据本发明的方法中，移动模型，型腔保持静止。因此，不移动连接高压发生器和电极的载流导体，这趋于限制其性能恶化。

在一个实施例中，当模型更靠近电极时，产生一次或多次其他放电。

因此，模型可以在产生连续放电的同时以连续的方式进行移动。在这种方式中可以增加在给定周期时间内所产生的放电次数。应该注意的是，模型移动的速度不一定是恒定速度，可以在百分之一秒到几秒范围的时间间隔范围内产生放电，是移动速度、待成型部件复杂性以及所使用的高电压脉冲发生器的函数。

为了实现在每次放电之间的等时间间隔，高电压脉冲发生器可以包括与一对或多对电极相连接的多种模型。如电液成型设备包括一对电极，就可以激活与同一对电极相连接的不同模型，以便产生连续的放电。如果电液成型设备包括多对电极，就可以连续或同时激活与不同电极对相连接的模型。如果同时激活，就可以生成更大的冲击波。

有利的是，在坯料和模型之间产生真空。因此，可以改善电液成型操作的效率。

根据第二方面，本发明提出一种能够用于实施根据本发明方法的电液成型设备，包括：

-能够填充液体的型腔，

-置于型腔内的至少两个电极，

-框架

-安装在板上，能够向电极移动的模型，其中所述板的安装使其可以相对于框架而移动。

根据本发明的电液成型设备，进一步包括持料器，它能够在模型移动时保持待变形的坯料相对于模型而固定，其中持料器置于框架内。

通过在保持电极和型腔静止时移动模型，而不移动载流导体，其倾向于限制性能恶化。因此，根据本发明的设备更坚固和可靠。

而且，不需要在两次放电之间置空型腔或在每次放电间添加水。在这种情况下，只需要调整模型和电极之间的距离。因此，这就有利于减少液体的消耗，而且最重要得是，可以缩短部件生产的循环时间。此外，该设备包括真空泵。

真空泵在模型和坯料之间产生真空，以提高电液成型操作的效率。

在一个实施例中，持料器朝向电极纵向延伸并至少部分地围绕电极。

持料器用作反射器并能提高成型操作的效率。持料器进一步防止冲击波朝向型腔或框架的壁传播，并防止其性能恶化，尤其是在包含机械焊接结构时在焊缝处。

在一个实施例中，型腔至少部分地由框架形成。

如型腔在框架内部形成，设备复杂性和笨重程度都会减轻。

在一个实施例中，电极由置于框架底部的底板支撑，因此，型腔由底板和持料器界定。

型腔的体积减小，导致液体消耗减少，型腔填充变快。

在一个实施例中，持料器固定在模型上。

当寻找固定具有小尺寸的部件时，该设备特别具有优势，对于该设备，不需要控制持料器所施加的吸收力或压力，在该情况下吸收力较低。

在一个实施例中，持料器安装在至少一个汽缸上，每个汽缸的第一端固定于框架的底部，每个汽缸的第二端固定于持料器。

由于待变形坯料沉积在持料器上，在模型和持料器之间成型的坯料的定位变得更容易。随后，降低模型，直至其与坯料相接触。可通过控制汽缸所施加的压力，来选择和调节持料器所施加在坯料上的压力。

在一个具体实施例中，至少一个汽缸是气弹簧。

因此，无论模型在框架中的位置如何，只要模型与坯料相接触，施加在坯料上的压力恒定。

在一个实施例中，电液成型设备包括柱面反射器，置于电极和框架侧壁之间，优选地置于在电极和持料器之间。

有利的是，柱面反射器具有适合待成型部件的横截面(即圆形、椭圆形、正方形等)。这种反射器可以提高成型操作的效率且可避免冲击波朝向型腔或框架的壁传播，并防止其性能恶化，特别是在型腔或框架具有机械焊接结构时的焊缝处。

附图说明

在下列参考附图的描述中，可清楚观察到本发明的特征和优点，附图包括：

图1至图4示出了根据本发明的电液成型方法的不同步骤，该方法采用根据第一实施例的电液成型设备来实施，

图5示出了根据一个替代实施例的电液成型设备，

图6示出了根据另一替代实施例的电液成型设备，和，

图7示出了根据第二实施例的电液成型设备。

具体实施方式

图1示出了根据第一实施例的电液成型设备100。

该电液成型设备100包括框架110和安装有模型130的板120。板120，和模型130能够相对于框架110而移动。板120以一定压力刚性安装固定于框架110。

将待变形的坯料150置于在模型130和持料器140之间。在本文所述实施例中，持料器140固定于模型130上。框架110包括底部112和侧壁114。底部112，侧壁114和持料器的边缘140界定用于填充液体(如水)的型腔。与泵浦180相关联的激励电路，用于在型腔内填充液体。真空泵170用于在模型130和待变形坯料150之间的空间和型腔内部产生真空，更具体地在位于坯料150和持料器140之间的空间产生真空。至少有两个电极160安装在底部112上，所述电极连接着载流导体，其中载流导体可以是绝缘金属板或电缆等(图中未示出)。这些载流导体可与电压发生器相连接，电压发生器用于产生足以在两个电极160之间引起放电的高电压脉冲。载流导体可以密封方式通过框架壁或通过框架壁的边缘。

在一个替代实施例中，其中一个电极由底部112构成。

参考图1至图4描述了使用上述设备的电液成型方法的不同步骤。

在第一步骤中，将待变形坯料150置于在模型130和持料器140之间，且使用螺钉等将持料器140夹紧在坯料150上。在包含电极160的型腔填充液体直至预定液位。随后，将持料器140的下部与型腔中液体相接触，例如，可通过移动模型130使得模型130靠近电极160或者通过重新填充型腔的方式来实现。随后，在持料器140和坯料150之间产生真空。随后，采用液体填充型腔且直至液体与坯料150相接触。随后，在坯料150和模型130之间产生真空。

在第二步骤中，在两个电极160之间产生第一放电，以便在电极之间产生电弧。由于两个电极160浸没在例如水的液体中，电弧就会产生升高的温度梯度，直至在电极160之间的水蒸发。该汽化会引起压力波，也称之为“冲击波”，在液体中传播直至到达待变形的坯料150。在冲击波的作用下，坯料相对于模型变形，如图2所示。

在第三步骤中，通过移动模型130，使得模型130更靠近电极160，以便缩小在坯料和电极之间的距离，如图3所示。然后，在两个电极160之间产生另一次放电，如图4所示。通过产生的新冲击波，将坯料再次压在模型130上，其形状进一步与模型形状类似。如有必要，可以根据需要多次重复第三步骤，直至达到所需的形状。

应注意的是，可以在电极160之间产生放电，同时通过连续移动或根据顺序方法通过移动模型130直至达到预先确定的距离，使得模型130更靠近电极。如果通过连续移动使得模型130更接近电极，模型移动的速度不一定是恒定速度，可以在百分之一秒到数秒的时间间隔范围内产生放电，是移动速度、待成型部件复杂度以及使用高电压脉冲发生器的函数。

为了实现在每个放电之间的时间间隔，高电压脉冲发生器可以包括能够同时和/或连续放电的多种同时充电模型。

在一个替代实施例中，将不同模型与单对电极相连接，并连续激活，以便产生连续的放电。

在另一替代实施例中，电液成型设备包括多种电极对，且可以连续或同时激活与不同对电极相连接的模型。如同时激活，则可以产生更大的冲击波。

应当注意的是，通过移动模型130，使之更靠近各个连续放电之间的电极160，可以提高每次放电所获得的电液成型操作的效率。更具体地说，假设坯料在每次新放电后变形，通过固定模型和电极，冲击波必须传播更大的距离，以达到坯料并由此失去强度。

图5示出了参考图1所述设备的一个替代实施例。该替代实施例的大多数元件与上文所述元件相同。与图1至图4中实施例相比，可以看到定位和定心销125等的存在。当板120用压力与框架110相分离安装时，定位和定心销125可以引导板120的移动。定位和定心销125允许板120相对于引导的持料器140移动，以便模型130下表面抵靠持料器140'的上表面。还用于限制板变化的最大高度，以便控制在电极和坯料之间的最小距离。

在参考图5所示的设备100'中，通过将电极160安装在例如底板190上的方式，使电极160远离底部112设置。或者，每个电极或每对电极可以由单独摇臂来支撑(未示出)。

此外，持料器140'朝向电极160纵向延伸。持料器140'安装在一个或多个汽缸上，优选地安装在三个汽缸142上，其可以是例如气弹簧等。每个汽缸的其中一个端部，固定于框架的底部112，其另一端部固定于持料器140'。对汽缸或气弹簧的压力进行控制，以便能够控制施加在坯料150上的持料器的压力，无论模腔130在型腔内的位置如何。假设持料器140'没有按上文描述固定于模型，只需简单地将待变形的坯料150置于持料器140'上，随后降低模型130的高度，使之与坯料150相互接触，以将坯料保持在模型130上。

在该替代实施例中，液压成型方法与参照图1至图4所述方法相似。但是，不再通过紧固至模型130上的持料器140，而将坯料150保持在模型130上。在另一个实施例中，待变形的坯料150沉积在持料器140'上，随后降低模型130的高度，以坯料150和持料器140'为底部进行挤压。

有利的是，如果持料器140'至少部分围绕电极160，冲击波由持料器反射并限制在由型腔内持料器限定的空间中。因此，可以减小冲击波向框架方向的传播，其使坯料150变形的效率也得到改善。

图6示出了另一替代实施例，其中圆柱形管195，下文称之为套圈，优选地具有适合部件形状的横截面，置于电极160和持料器140'之间，以便围绕着电极160。金属箍195用作反射器，反射由电极160间放电所产生的压力波。

在图1至4所示的实施例中，金属箍195也可置于在持料器140和框架的侧壁114之间，以便反射向框架110方向传播的冲击波。

图7示出了电液成型设备200的第二实施例，如同在第一实施例中，该设备包括框架210，安装有模型230的移动板220，和用于将待变形坯料250保持在模型230上的持料器240。在框架210和移动板220间提供类似于参考图5所述的定位和定心销225，以便在使用与框架210相分离的压力或使用位于板220上方的液压汽缸来移动板220时，能够引导板220的移动。

框架210包括底部212和侧壁214。持料器240与框架210的侧壁214平行纵向延伸。持料器240安装在一个或多个汽缸242上，优选安装在三个汽缸上，其中汽缸可以是例如气弹簧等。这些汽缸242中每个气缸的一个端部固定于框架的底部212，另一端固定于持料器240。电极260安装在底板290上，底板包括例如支撑底座294的三个支腿292。电极260，以密封方式，通过底座294，将至少一个支腿292和框架的底部212连接着所使用的发生器，以产生高电功率的短高压脉冲且足够在两个电极160之间产生放电。底板290，更具体地说是其底座294，持料器240和坯料250界定了用于填充液体(如水)的型腔。

与泵浦280相关联的激励电路，用于在型腔中填充液体。与现有技术的类似设备相比，这种型腔具有能够以优化方式来填充较小体积液体的优点。此外，使用持料器240来反射在电极之间触发放电后产生的一部分冲击波，这限制了框架的诱发。更具体地说，如框架经常被冲击波诱发，它可能变得易碎，尤其是当框架具有机械焊接结构时不同部分的焊缝位置。因此，可以使用壁厚度较小的框架。

在第一步中，如图7所示，通过将坯料250沉积在持料器240上的方式，将待变形的坯料250放置在模型230和持料器240之间，然后降低模型230位置，使其与坯料250相接触。持料器240施加在坯料250上的压力，可以由一个或多个汽缸242来控制，例如由气弹簧控制。采用泵浦280，在含有电极260的型腔中填充液体，同时使用真空泵270在型腔中产生负压。所产生的负压有利于型腔的填充，其能进一步减少型腔中所存在的空气量，从而提高电液成型操作的效率。填充型腔，直至坯料150与型腔中的液体相接触。使用泵浦270在坯料250和模型230之间产生真空。

在电极之间产生放电，按上述方法，尤其是参考图2、3和4，在每次放电之间，通过移动模型使之靠近电极。

上述电液成型设备和成型方法的各种实施例，可以通过调整在电极和待变形坯料之间的距离来改进在电极之间放电所获得的成型效率。事实是，模型相对于电极移动，与电极移动的设备相比，可以简化设备的结构，因为只有机械元件是必须移动的，而电气连接则保持固定的。

本发明不限于所述和所示不同实施例以及所提及的替代实施例；本发明还涉及在本发明权利要求范围之内本领域技术人员能够实现的实施例。