[发明专利]脉冲电流辅助的等径角挤压设备及方法

权利要求书

1.一种脉冲电流辅助的等径角挤压设备，其特征在于：包括脉冲电源（1）、导电装置（2）、凸模压杆（3）、凸模绝缘套筒（4）、组合式凹模套（5）、纵通道绝缘衬套（6）、凹模纵通道模块（7）、纵通道模块调整螺栓（8）、内转角模块绝缘衬套（9）、内转角导电模块（10）及凹模紧固螺栓（11），所述内转角模块绝缘衬套（9）使内转角导电模块（10）与模具其余部分绝缘；凸模绝缘套筒（4）和纵通道绝缘衬套（6）的设置，确保金属坯料与凸模压杆（3）、凹模纵通道模块（7）绝缘；所述内转角导电模块（10）和组合式凹模套（5）分别连接脉冲电源（1）的两极；金属材料变形过程中与内、外转角接触而接入回路，且由转角处金属参与导电。

2.根据权利要求1所述的脉冲电流辅助的等径角挤压设备，其特征在于：所述的凹模纵通道模块（7）和组合式凹模套（5）对应位置设置凸起和凹槽，并设置纵通道模块调整螺栓（8）微调纵通道模块竖直位置，保证纵通道绝缘衬套（6）与内转角模块绝缘衬套（9）接触紧密，挤压通道精确连接。

3.根据权利要求1所述的脉冲电流辅助的等径角挤压设备，其特征在于：所述的凸模绝缘套筒（4）、纵通道绝缘衬套（6）、内转角模块绝缘衬套（9），材质采用耐热塑料层压板、云母板、碳化硅陶瓷或MACOR玻璃陶瓷。

4.根据权利要求1所述的脉冲电流辅助的等径角挤压设备，其特征在于：所述的脉冲电源（1）的输出电压范围6～3000V，输出电流范围1～30000A，频率范围1Hz～100kHz，脉冲宽度1μs～999ms，调节方式为幅值-脉宽调节或占空比调节。

5.一种脉冲电流辅助的等径角挤压方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、依次将内转角模块绝缘衬套、内转角导电模块、凹模纵通道模块、纵通道绝缘衬套安装到组合式凹模套的指定位置，保证挤压通道孔位对齐后，拧紧凹模套紧固螺栓；微调纵通道模块调整螺栓，保证纵通道绝缘衬套与内转角模块绝缘衬套紧密接触；凹模组装完毕，安置于压力机水平砧座；

步骤二、将经过预处理的金属坯料打磨，表面涂抹润滑剂，置入凹模纵通道；组装凸模压杆和凸模绝缘套筒，并在凸模绝缘套筒外表面涂抹润滑剂，压入凹模，使金属坯料与内转角导电模块和组合式凹模套充分接触；

步骤三、内转角导电模块和组合式凹模套分别经由接线柱和导电装置连接脉冲电源两极，设置适当的输出参数后开启脉冲电源，保持一定时间后坯料温度和回路电流达到稳定；

步骤四、保持电源开启，对凸模压杆施加压力，使其按一定的挤压速率沿纵通道向下运动；金属坯料全部进入横通道后，停止施压，关闭脉冲电源，凸模压杆上行移出；

步骤五、准备下一块金属坯料，重复步骤二至步骤四，将前一块坯料顶出，完成一道次转角挤压变形。

6.根据权利要求5所述的脉冲电流辅助的等径角挤压方法，其特征在于：结合实际的力学性能要求，对完成单道次挤压变形的坯料，可以旋转一定角度再次置入挤压模具，重复步骤二至步骤五，实现多道次挤压变形。

7.根据权利要求5所述的脉冲电流辅助的等径角挤压方法，其特征在于：凸模压杆下行速度为0.01～10mm/s，作用在压杆上的最大压力为1000kN。

8.根据权利要求5所述的脉冲电流辅助的等径角挤压方法，其特征在于：所述的润滑剂，在不同的挤压温度下可以选择含有石墨、二硫化钼、氮化硼的合成润滑脂。

9.根据权利要求5所述的脉冲电流辅助的等径角挤压方法，其特征在于：所述的金属坯料的材质为纯金属、合金、金属间化合物和金属基复合材料。