本發(fā)明屬于難成型金屬管材加工，特別涉及一種基于電流輔助加工難成型鎂合金管材的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、在輕量化合金領(lǐng)域，鎂及其合金是目前最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料。它們的密度低于常用的金屬，如鋁合金和鋼，可與大多數(shù)工程塑料相媲美。鎂合金具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括高比強(qiáng)度和剛度、有效的阻尼和減震性能、優(yōu)異的導(dǎo)熱性、尺寸穩(wěn)定性和易于回收利用。因此，它們被公認(rèn)為“21世紀(jì)綠色工程材料”。

2、在鎂合金塑性加工中，電輔助成型技術(shù)仍有許多挑戰(zhàn)需要解決。目前，鎂合金的電輔助變形仍然局限于簡單的電輔助單軸拉伸和壓縮試驗(yàn)，以及片狀材料的v型彎曲，這些加工方法大多都局限于二維平面的簡單變形行為，對于截面形狀復(fù)雜且應(yīng)用廣泛的鎂合金管材均勻變形方面的試驗(yàn)研究很少，并且鎂合金由于其密排六方結(jié)構(gòu)，對應(yīng)力狀態(tài)及變形程度較為敏感，在鎂合金管的加工變形過程中由于加工方法或材料原因，容易發(fā)生拉裂，起皺，截面畸變等影響管的實(shí)際應(yīng)用的問題。管材彎曲主要以彎曲力為主要載荷來促使管材發(fā)生彎曲變形，雖然管材的彎曲變形整體上與板材和棒材相似，但由于管材為獨(dú)特的空心圓截面三維結(jié)構(gòu)，因而管材在發(fā)生彎曲變形時(shí)有著獨(dú)特的金屬流動規(guī)律，管的內(nèi)外兩側(cè)受力不同，在多場耦合的作用下進(jìn)行變形，脈沖電流對處在復(fù)雜應(yīng)力條件下的鎂合金管材的作用機(jī)理較為復(fù)雜，彎管的不同受力位置所處應(yīng)力狀態(tài)不同，受到耦合效應(yīng)的影響有差距，所以導(dǎo)致動態(tài)再結(jié)晶行為及孿晶演化方式也不同。鎂合金的機(jī)械加工常常導(dǎo)致大量孿晶的形成。

3、傳統(tǒng)的熱處理加工彎曲需要在均質(zhì)化處理后，將管材在爐中加熱后取樣再放入彎曲模具，在管材溫度未完全降低前進(jìn)行彎曲，加工過程較為復(fù)雜，且加工完成后管材容易產(chǎn)生形變回彈。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于電流輔助加工難成型鎂合金管材的方法，其能夠消除宏觀回彈及殘余應(yīng)力，獲得均勻的動態(tài)再結(jié)晶的管內(nèi)組織，減弱鎂合金管材彎曲后的回彈。

2、本發(fā)明還提供一種基于電流輔助加工難成型鎂合金管材的系統(tǒng)，其能夠?qū)崿F(xiàn)對鎂合金管材的脈沖電流輔助彎曲加工，結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝操控。

3、本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

4、一種基于電流輔助加工難成型鎂合金管材的系統(tǒng)，包括：

5、支撐架；

6、兩個(gè)支撐輥，其分別設(shè)置在所述支撐架的兩端；

7、推彎模，其設(shè)置在所述兩個(gè)支撐輥之間；

8、液壓缸，其活塞桿一端與所述推彎模連接，用于驅(qū)動所述推彎模移動；

9、其中，待加工鎂合金管材的兩端別固定在所述兩個(gè)支撐輥中，所述推彎模對應(yīng)所述鎂合金管材的中心位置設(shè)置；

10、脈沖電流發(fā)生裝置，其用于產(chǎn)生脈沖電流；

11、兩個(gè)導(dǎo)線，其一端分別與所述脈沖電流發(fā)生裝置的正極和負(fù)極連接，另一端分別連接有夾持頭；

12、其中，所述兩個(gè)導(dǎo)線的夾持頭分別夾持所述鎂合金管材上，使脈沖電流發(fā)生裝置的正極、負(fù)極和鎂合金管材之間形成閉合回路。

13、優(yōu)選的是，所述兩個(gè)導(dǎo)線的夾持頭對稱設(shè)置在所述鎂合金管材中心的兩側(cè)。

14、優(yōu)選的是，所述鎂合金管材在與推彎模和兩個(gè)支撐輥接觸的位置分別套設(shè)有絕緣帶。

15、優(yōu)選的是，所述的基于電流輔助加工難成型鎂合金管材的系統(tǒng)，還包括：

16、測溫儀，其用于對所述鎂合金管材不同位置的溫度進(jìn)行檢測。

17、一種基于電流輔助加工難成型鎂合金管材的方法，使用所述的基于電流輔助加工難成型鎂合金管材的系統(tǒng)，包括如下步驟：

18、步驟一、對待加工鎂合金管材進(jìn)行均質(zhì)化處理；

19、步驟二、將待加工鎂合金管材的兩端固定在支撐輥上，使推彎模對準(zhǔn)鎂合金管材的中心位置；將脈沖電流發(fā)生裝置的兩個(gè)導(dǎo)線的夾持頭夾持在鎂合金管材上，夾持位置分別位于推彎模與兩個(gè)支撐輥之間，并且分別與推彎模、支撐輥之間具有間隔；

20、步驟三、啟動脈沖電流發(fā)生裝置發(fā)出脈沖電流，待脈沖電流穩(wěn)定后，啟動液壓缸驅(qū)動推彎模移動使鎂合金管材彎曲，直到推彎模達(dá)到設(shè)定行程，得到彎曲的鎂合金管材；

21、步驟四、關(guān)閉脈沖電流發(fā)生裝置及液壓缸，將彎曲的鎂合金管材冷卻至室溫，得到成型的鎂合金彎管。

22、優(yōu)選的是，所述脈沖電流的脈沖波形為正弦方波。

23、優(yōu)選的是，所述脈沖電流的電流密度的取值范圍為：26.0a·mm-2～36.5a·mm-2。

24、優(yōu)選的是，所述脈沖電流的頻率為：8000hz～12000hz。

25、優(yōu)選的是，導(dǎo)線的夾持頭與鎂合金管材中心的距離為15cm～20cm。

26、優(yōu)選的是，在所述步驟三中，控制液壓缸的活塞移動速度，使彎曲時(shí)間為8s～12s。

27、本發(fā)明的有益效果是：

28、本發(fā)明提供的基于電流輔助加工難成型鎂合金管材的方法，通過脈沖電流輔助鎂合金管材成型過程，以及空氣輔助冷卻過程，能夠快速均勻地完成難控制的鎂合金管彎曲成形，并且在處理后所產(chǎn)生的獨(dú)特組織由線性孿晶包圍著均勻的再結(jié)晶晶粒，有著較好的塑韌性，有效的消除了管材內(nèi)部的殘余應(yīng)力，加速了動態(tài)再結(jié)晶進(jìn)程，細(xì)化了金相組織，減弱了管材變形后的回彈。

29、與傳統(tǒng)鎂合金管彎曲過程相比，該發(fā)明不需要將管在加熱裝置中提前將管加熱至易于變形的溫度范圍再將管移動至彎曲裝置進(jìn)行彎曲，本發(fā)明在彎曲過程中通過設(shè)置合適的脈沖電流參數(shù)能夠快速的將管材加熱至適宜變形溫度，能夠大大降低了工藝生產(chǎn)周期節(jié)約了工業(yè)生產(chǎn)中的能耗，縮減生產(chǎn)成本，并且進(jìn)一步抑制鎂合金管材彎曲后的回彈。

30、本發(fā)明提供的基于電流輔助加工難成型鎂合金管材的系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對鎂合金管材的脈沖電流輔助彎曲加工，結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝操控。

技術(shù)特征：

1.一種基于電流輔助加工難成型鎂合金管材的系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于電流輔助加工難成型鎂合金管材的系統(tǒng)，其特征在于，所述兩個(gè)導(dǎo)線的夾持頭對稱設(shè)置在所述鎂合金管材中心的兩側(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于電流輔助加工難成型鎂合金管材的系統(tǒng)，其特征在于，所述鎂合金管材在與推彎模和兩個(gè)支撐輥接觸的位置分別套設(shè)有絕緣帶。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于電流輔助加工難成型鎂合金管材的系統(tǒng)，其特征在于，還包括：

5.一種基于電流輔助加工難成型鎂合金管材的方法，使用如權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的基于電流輔助加工難成型鎂合金管材的系統(tǒng)，其特征在于，包括如下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于電流輔助加工難成型鎂合金管材的方法，其特征在于，所述脈沖電流的脈沖波形為正弦方波。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于電流輔助加工難成型鎂合金管材的方法，其特征在于，所述脈沖電流的電流密度的取值范圍為：26.0a·mm-2～36.5a·mm-2。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于電流輔助加工難成型鎂合金管材的方法，其特征在于，所述脈沖電流的頻率為：8000hz～12000hz。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于電流輔助加工難成型鎂合金管材的方法，其特征在于，導(dǎo)線的夾持頭與鎂合金管材中心的距離為15cm～20cm。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于電流輔助加工難成型鎂合金管材的方法，其特征在于，在所述步驟三中，控制液壓缸的活塞移動速度，使彎曲時(shí)間為8s～12s。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于電流輔助加工難成型鎂合金管材的系統(tǒng)和方法，該方法包括：步驟一、對待加工鎂合金管材進(jìn)行均質(zhì)化處理；步驟二、將待加工鎂合金管材的兩端固定在支撐輥上，使推彎模對準(zhǔn)鎂合金管材的中心位置；將兩個(gè)導(dǎo)線的夾持頭夾持在鎂合金管材上，夾持位置分別位于推彎模與兩個(gè)支撐輥之間，并且分別與推彎模、支撐輥之間具有間隔；步驟三、啟動脈沖電流發(fā)生裝置發(fā)出脈沖電流，脈沖電流穩(wěn)定后，啟動液壓缸驅(qū)動推彎模移動使鎂合金管材彎曲，直到推彎模達(dá)到設(shè)定行程，得到彎曲的鎂合金管材；步驟四、關(guān)閉脈沖電流發(fā)生裝置及液壓缸，將彎曲的鎂合金管材冷卻至室溫，得到成型的鎂合金彎管。本發(fā)明提供的方法，能夠減弱鎂合金管材彎曲后的回彈。

技術(shù)研發(fā)人員：徐虹,劉文龍,程秀明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：吉林大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15