控制形成匀细化混合晶界的电流补热式电镦方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种控制形成匀细化混合晶界的电流补热式电镦方法，包括电镦装置，还包括能够随着蒜头部的径向增大而同速进行径向后退的辅热电极，当蒜头部内外部温度差达到100～140℃时，将辅热电极夹持在蒜头部外表面，向辅热电极中通入补热电流，使得电流从辅热电极流经蒜头部外表面，从而对蒜头部外表面进行补热，直到蒜头部外表面温度满足需求。还公开了一种电流式电镦装置，包括直流电源、夹持电极、镦粗缸、砧子缸以及砧子电极，还包括设置在砧子电极与夹持电极之间的能够夹持住蒜头部的辅热电极。本发明专利技术能够实现快速补热，补热温度高，能耗低，使得蒜头部形成匀细化的混合晶界，提高电镦件的品质，减少开裂，延长寿命。

Electric upsetting electric upsetting method and device for controlling homogenization and mixed grain boundary

The present invention discloses an electric upsetting electric upsetting method to control the formation of a mixed grain boundary, including an electrical upsetting device, including an auxiliary heat electrode that can be retreated at the same velocity with the radial increase of the head of the garlic. When the temperature difference between the inside and outside of the garlic head reaches 100~140 degrees, the auxiliary heat electrode is clamped on the outer surface of the garlic head. The heating current flows through the auxiliary heat electrode through the outer surface of the garlic, so that the external surface of the garlic head is heated to meet the demand of the surface temperature of the garlic head. A current type electric upsetting device is also disclosed, which includes a DC power supply, a clamping electrode, an upsetting cylinder, an anvil cylinder and an anvil electrode. It also includes an auxiliary heat electrode arranged between the anvil electrode and the holding electrode to hold the garlic head. The invention can achieve rapid heat repair, high heating temperature and low energy consumption, making the garlic head form a homogeneous mixed grain boundary, improving the quality of the electrical upsetting parts, reducing the cracking and prolonging the life.

【技术实现步骤摘要】
控制形成匀细化混合晶界的电流补热式电镦方法及装置
本专利技术属于电镦
，涉及一种电镦方法以及一种电镦装置。
技术介绍
电镦工艺作为响应气门这类局部超大变截面的长杆制件以及需具有高强韧、耐高温、耐蚀等力学、化学性能而应运而生的局部精确聚料制坯工艺。通过在电极端部通以大小可变直流电，利用砧子电极与坯料间的接触电阻及坯料自身电阻，实现坯料局部快速升温至热塑性变形温度上，同时在坯料的冷端面施加一定镦粗力，坯料得以不断进入加热区，同时已加热部位产生局部连续镦粗变形。电镦工艺采用的电镦装置包括相对设置的砧子缸与镦粗缸；砧子缸相对于镦粗缸的端面上设有砧子电极；砧子缸与镦粗缸之间设有夹持电极；还包括直流电源，砧子电极与夹持电极分别连接在直流电源的两个供电端上。采用上述电镦装置进行电镦时：首先，将坯料水平夹持在夹持电极上，坯料两端分别抵压在砧子电极与镦粗缸上；坯料位于砧子电极一端为聚料端，坯料位于镦粗缸的一端为冷料端；然后，启动直流电源，使得夹持电极、坯料、砧子电极与直流电源形成闭合回路，直流电流流经坯料的聚料端，聚料端通过自身电阻以及与砧子电极的接触电阻发热，温度不断升高，达到塑性变形温度后，镦粗缸以恒定速度向聚料端推进坯料，砧子电极以一定的速度后退，聚料端不断聚料，从而形成蒜头部。随着聚料的不断进行，聚料端逐渐增大形成蒜头部，由于蒜头部中间大两头小，形状不均匀，电流从砧子电极到夹持电极主要从电阻路径小的蒜头部内部通过，这样就导致蒜头部内部温度较高，而蒜头部外表面温度较低，随着蒜头部的的不断增大，蒜头部内外温差也越来越大，这种温度分布的不均匀性则导致了电镦件由于动态再结晶程度分布不均匀带来的晶粒粗化、晶粒分布不均匀现象。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术提供一种控制形成匀细化混合晶界的电流补热式电镦方法，解决现有技术中电镦过程中蒜头部内外温度不均匀导致的晶粒粗化以及晶粒分布不均匀的技术问题，能够使得蒜头部产生匀细化的混合晶界，提高电镦件的性能，减少开裂，延长寿命。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种控制形成匀细化混合晶界的电流补热式电镦方法，包括电镦装置，所述电镦装置包括由直流电源、夹持电极、镦粗缸、砧子缸以及砧子电极；砧子电极的电导率大于镦粗缸；还包括能够随着蒜头部的径向增大而同速进行径向后退的辅热电极；包括以下步骤：步骤1：安装坯料：将坯料夹持在夹持电极上，坯料一端抵接在镦粗缸上，另一端抵接在砧子电极上；坯料位于镦粗缸的一端为冷料端，坯料位于砧子电极的一端为聚料端；步骤2：启动直流电源，使得电流流经砧子电极、聚料端、夹持电极，从而形成主加热回路，聚料端通过自阻加热达到塑性变形温度后，在镦粗缸与砧子缸的速度差下，坯料不断从冷料端向聚料端推进，使得聚料端呈现蒜头生长；步骤3：当蒜头部内外部温度差达到100～140℃时，保持主加热回路工作的同时，将辅热电极夹持在蒜头部外表面，向辅热电极中通入补热电流，使得电流从辅热电极流经蒜头部外表面，从而对蒜头部外表面进行补热，直到蒜头部外表面温度满足需求。优选的，蒜头部外表面温度达到950～1150℃时停止补热。本专利技术还提供了一种用于上述电镦方法的电镦装置，包括直流电源、夹持电极、镦粗缸、砧子缸以及砧子电极，砧子电极与夹持电极分别电连接到直流电源的供电正端、供电负端上；砧子电极的电导率大于镦粗缸，其特征在于：还包括设置在砧子电极与夹持电极之间能够夹持住蒜头部的辅热电极；所述辅热电极包括若干个沿蒜头部环形均匀分布的子电极，每个子电极均通过径向伸缩机构固定在电镦装置上；所述子电极所在的环形平面的轴心线与夹持电极的轴线共线；辅热电极电连接到直流电源上的供电正端上。优选的，所述辅热电极包括环状钢圈，所述环状钢圈通过支架固定在电镦装置上；所述子电极环形分布在环状钢圈内，并且各子电极均通过径向伸缩机构连接在环状钢圈内表面。优选的，所述径向伸缩机构为沿环状钢圈径向安装的氮气弹簧。优选的，所述子电极的个数为4个，相邻子电极的夹角为90°。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、利用辅热电极对蒜头部外表面进行补热，由于辅热电极夹持在蒜头部外表面，直接与蒜头部接触，减少了热量在传递过程中的散失，升温更加迅速，经过电流补热后，能够达到更高的温度，并且能耗低。2、蒜头部经过补热后便能提高蒜头部外表面温度，减小蒜头部内部与外表面的温差，从而使得蒜头部外表面晶粒细化，蒜头部混合晶界（包括大角度晶界与小角度晶界）分布更加均匀。3、在蒜头部外表面温度达到950～1150℃时停止补热，能够保证蒜头部外表面以及蒜头部内部产生较多的孪晶界，晶粒细化能有效降低孪晶片层厚度，使得制件的疲劳寿命与疲劳耐久极限提高。并且，经过补热后，蒜头部内外部温度分布均匀，蒜头外部的晶粒尺寸明显降低，并且都能达到孪晶界产生的温度950～1150℃，从而使得蒜头部的孪晶界分布更加均匀。4、本专利技术的电镦装置中，砧子电极、蒜头部、夹持电极以及直流电源形成主加热回路；辅热电极、蒜头部、夹持电极以及直流电源形成补热回路；砧子电极的电导率大于镦粗缸，能够防止电流流向镦粗缸，减少电流损失，提高主加热回路以及补热回路的导电性。5、辅热电极夹持在蒜头部表面，由于从辅热电极经蒜头部表面到夹持电极的电阻路径，小于从辅热电极经蒜头部内部到夹持电极的电阻路径，因此补热电流会流经蒜头部外表面，而不会从蒜头部内部流过，从而达到只对蒜头部外表面进行补热的目的。6、辅热电极中的子电极沿环形分布，使得蒜头部能够被夹持在子电极围成的圆孔中，这样蒜头部与辅热电极接触更加均匀，使得补热电流能够更加均匀的流经蒜头部外表面，补热后，蒜头部温度分布根据均匀。7、子电极上连接径向伸缩机构，能够使得子电极随着蒜头部的径向增大而沿径向后退，避免对蒜头部的增大造成阻碍。采用氮气弹簧作为径向伸缩机构，体积小、弹力大、工作行程长，工作平稳，使用寿命长。附图说明图1是电流补热式电镦装置的结构示意图；图2是温度差达到100℃时开始进行补热的三种补热电流下的补热前后对比图；图3是温度差达到120℃时开始进行补热的三种补热电流下的补热前后对比图；图4是温度差达到140℃时开始进行补热的三种补热电流下的补热前后对比图。具体实施方式具体实施方式1本具体实施方式的坯料选用SNCrW耐热合金杆坯，直径为23mm，长度为383mm，杆坯总行程为286mm。由于蒜头部内部温度无法直接测量，一般采用在有限元分析软件中通过数值模拟的方式来获取蒜头部内部以及外表面的温度，然后再将模拟出来的内部温度以及外表面温度求差，从而得到蒜头部内部与外表面的温差。具体实施方式1～3均采用非线性有限元分析软件来获取蒜头部内部与外表面的温度差。一种控制形成匀细化混合晶界的电流补热式电镦方法，包括电镦装置所述电镦装置包括由直流电源、夹持电极、镦粗缸、砧子缸以及砧子电极；砧子电极的电导率大于镦粗缸；还包括能够随着蒜头部的径向增大而同速进行径向后退的辅热电极；包括以下步骤：步骤1：安装坯料：将坯料夹持在夹持电极上，坯料一端抵接在镦粗缸上，另一端抵接在砧子电极上；坯料位于镦粗缸的一端为冷料端，坯料位于砧子电极的一端为聚料端；步骤2：启动直流电源，使得电流流经砧子电极、聚料端、夹持电极，从而形成主加热回路，聚料端通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制形成匀细化混合晶界的电流补热式电镦方法，包括电镦装置所述电镦装置包括由直流电源、夹持电极、镦粗缸、砧子缸以及砧子电极；砧子电极的电导率大于镦粗缸；其特征在于：还包括能够随着蒜头部的径向增大而同速进行径向后退的辅热电极；包括以下步骤：步骤1：安装坯料：将坯料夹持在夹持电极上，坯料一端抵接在镦粗缸上，另一端抵接在砧子电极上；坯料位于镦粗缸的一端为冷料端，坯料位于砧子电极的一端为聚料端；步骤2：启动直流电源，使得电流流经砧子电极、聚料端、夹持电极，从而形成主加热回路，聚料端通过自阻加热达到塑性变形温度后，在镦粗缸与砧子缸的速度差下，坯料不断从冷料端向聚料端推进，使得聚料端呈现蒜头生长；步骤3：当蒜头部内外部温度差达到100～140℃时，保持主加热回路工作的同时，将辅热电极夹持在蒜头部外表面，向辅热电极中通入补热电流，使得电流从辅热电极流经蒜头部外表面，从而对蒜头部外表面进行补热，直到蒜头部外表面温度满足需求时停止补热。

【技术特征摘要】
1.一种控制形成匀细化混合晶界的电流补热式电镦方法，包括电镦装置所述电镦装置包括由直流电源、夹持电极、镦粗缸、砧子缸以及砧子电极；砧子电极的电导率大于镦粗缸；其特征在于：还包括能够随着蒜头部的径向增大而同速进行径向后退的辅热电极；包括以下步骤：步骤1：安装坯料：将坯料夹持在夹持电极上，坯料一端抵接在镦粗缸上，另一端抵接在砧子电极上；坯料位于镦粗缸的一端为冷料端，坯料位于砧子电极的一端为聚料端；步骤2：启动直流电源，使得电流流经砧子电极、聚料端、夹持电极，从而形成主加热回路，聚料端通过自阻加热达到塑性变形温度后，在镦粗缸与砧子缸的速度差下，坯料不断从冷料端向聚料端推进，使得聚料端呈现蒜头生长；步骤3：当蒜头部内外部温度差达到100～140℃时，保持主加热回路工作的同时，将辅热电极夹持在蒜头部外表面，向辅热电极中通入补热电流，使得电流从辅热电极流经蒜头部外表面，从而对蒜头部外表面进行补热，直到蒜头部外表面温度满足需求时停止补热。2.根据权利要求1所述的控制形成匀细化混合晶界的电流补热式电镦方法，其特征在于：蒜头部外表面温度达到950～1150℃时停止补热。3.根据权利要求1所述的控制形成匀细化混合晶界的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：权国政，施瑞菊，张开开，安超，邱慧敏，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50