一种铝合金电脉冲新淬火成形工艺及装置制造方法及图纸

本发明专利技术揭示了一种铝合金电脉冲新淬火成形工艺及装置，所述装置包括交流电源，交流电源的正负极分别通过两个电刷与铝合金板料接触，使冲压成形过程中铝合金板料始终有电流通过；所述工艺包括应用电脉冲自体加热，不需要用传统加热设备，像电炉等；将铝合金板料加热到固溶温度并保温；校形；恒温冷却储藏；时效处理；将铝合金板料放入电脉冲辅助成形装置中进行冲压成形并保压。本发明专利技术将新淬火电脉冲工艺应用于可热处理的强化铝合金产品的生产，能够保证铝合金产品基本性能，同时可以实现试件的精准成形，进而缩短生产周期，减少人工二次修整，节约制造成本，具有广泛的实用价值。

New technology and device for aluminum alloy electric pulse new quenching

The invention discloses a new quenching forming process and a device for aluminum alloy by electric pulse. The device comprises an alternating current power supply, in which the positive and negative electrodes of the alternating current power supply contact the aluminum alloy sheet through two brushes respectively, so that the aluminum alloy sheet always passes through during the stamping forming process. It is necessary to use traditional heating equipment, such as electric furnace, to heat the aluminum alloy sheet to the solution temperature and keep it warm; to adjust the shape; to cool and store it at constant temperature; to aging treatment; to put the aluminum alloy sheet into the electric pulse assisted forming device for stamping and holding pressure. The invention applies the new quenching electric pulse process to the production of heat-treatable reinforced aluminum alloy products, which can ensure the basic performance of aluminum alloy products, and can realize the precise forming of the test pieces, thereby shortening the production cycle, reducing the artificial secondary dressing, saving the manufacturing cost, and has a wide range of practical value.

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金电脉冲新淬火成形工艺及装置
本专利技术属于铝合金板料冲压成形及热处理工艺，特别是涉及一种铝合金电脉冲新淬火成形工艺及装置。
技术介绍
铝合金与其它金属材料相比，具有的优势有：密度小，接近2.7g/cm3，比强度、比刚度、比模量较高，导热性能、腐蚀性、塑性加工性能以及抗冲击性能良好，在航空、航天、船舶、交通运输等领域广泛应用。铝合金是飞机上最主要的结构材料，如机身蒙皮、梁、肋、桁条、隔框和起落架等。在最新民用飞机上铝合金用量占到70％～80％，军用量在40％～60％。在航天领域，铝合金仍是运载火箭、宇宙飞船、空间站等航天器的主体结构材料，也是导弹等武器系统的重要结构材料之一。铝合金用在船舶上可代替钢材，降低构件重量50％以上，在海洋工程装备产业高端金属材料中占有重要地位。铝合金是现代交通运输业最理想的材料，应用在轨道车辆、汽车、装甲车、坦克上占有相当大的比例。应用铝合金可最有效地实现轻量化，可大大降低车身的自重，从而实现节能减排，而且铝合金材料可回收再利用，减少对环境的破坏及资源的浪费。尽管铝合金有如此多的优势，但是相对于钢在室温成形较差，延伸率低，弹性模量仅为钢板的二分之一左右，所以铝合金成形件回弹现象比较严重。只有改善铝合金的成形性能，才能制出较为精准的产品。现有的铝合金温、热成形方法，可改善成形过程中的材料的成形性能，但还是存在一些难以解决的问题，比如：热处理后晶粒长大、异常都会影响产品的机械性能，能源消耗过高、生产效率低等诸多问题。铝合金分为两大类：可变形铝合金和铸造铝合金，在实际应用中以可变形铝合金为主。对于可热处理强化铝合金冲压成形零件，进行热处理后，进行时效处理，再进行加工成形，才可满足产品的使用功能要求。试件在进行热处理的过程中，厚度较薄的成形零件会因为热胀冷缩而产生翘曲变形，导致成形零件的最终尺寸、形状精度受到严重影响，部分较为复杂的零件会出现开裂现象。所以，探索出一种既完善成形性能，又可以减少成本，而且可以精准成形、保持高强度的铝合金产品的成形工艺，对于铝合金在生产制造业中的生产应用是举足轻重的。
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铝合金电脉冲新淬火成形工艺及装置，可以改善可热处理铝合金冲压产品的使用性能，又可以确保冲压产品的精准成形，大大降低了成形后的翘曲变形，减少了人工敲修工作量，缩短了生产周期，节约了成本。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种铝合金电脉冲新淬火成形工艺，在新淬火状态下将铝合金板料放入电脉冲辅助成形装置进行冲压成形；所述电脉冲辅助成形装置包括凸模、凹模、交流电源，所述交流电源的正负极分别连接阳极电刷、阴极电刷，所述阳极电刷、阴极电刷的电刷触头分别接触所述铝合金板料。优选的，包括如下步骤：步骤1：将铝合金板料加热到固溶温度并保温；步骤2：对铝合金板料进行校形；步骤3：对校形后的铝合金板料进行恒温冷却储藏；步骤4：对恒温冷却储藏后的铝合金板料进行时效处理；步骤5：将铝合金板料放入电脉冲辅助成形装置中进行冲压成形并保压。优选的，步骤1中，所述铝合金板料为2XXX系、6XXX系或7XXX系。优选的，步骤4中，所述恒温冷却储藏的温度为-15℃，最长储藏时间为7昼夜。优选的，步骤5中，将铝合金板料移入电脉冲辅助成形装置并连接好电源的时间为5-20秒。优选的，步骤5中，所述电脉冲辅助成形装置的电流密度的阈值为7.4-11.4A/mm2。优选的，步骤5中，所述保压的时间为5-10min。优选的，所述铝合金板料加热的方式为电脉冲加热。一种电脉冲辅助成形装置，包括机床、凸模、凹模、铝合金板料、设置于铝合金板料上方的压边圈，机床连接凸模，还包括交流电源，所述交流电源的正负极分别连接阳极电刷、阴极电刷；所述压边圈上设有两个通孔，所述两个通孔分别位于铝合金板料的左右两侧，所述两个通孔内分别安装阳极电刷、阴极电刷，所述阳极电刷、阴极电刷的电刷触头分别接触铝合金板料；左右两侧的通孔的侧壁与压边圈的左右两侧的外壁之间分别开设有导线通道，分别用以通过阳极电刷与交流电源、阴极电刷与交流电源之间的导线；所述凸模与机床绝缘，压边圈与铝合金板料绝缘，凹模与铝合金板料绝缘。有益效果：(1)铝合金板料在新淬火状态下，成形性能相对退火状态下有明显提高，所需弯曲力小，变形量大，成形精度较高。(2)电脉冲辅助成形从宏观上，塑性变形能力得到了大幅度提高，屈服强度、抗拉强度明显下降，断面收缩率和伸长率明显增大，加工硬化的程度减小，改善表面质量；从微观结构分析上，可热处理铝合金发生了动态再结晶，提高组织性能，有效地抑制了破裂，所以，将新淬火热处理工艺与电脉冲辅助成形相结合的加工方法，可提高铝合金产品的成形性能，确保产品成形的加工精度，降低人工修整的工作量，缩短了生产周期，降低成本，具有重要的实用价值。(3)电脉冲辅助成形装置的优点：1)相比将电源用导线直接连接到成形件两端(或者导线焊接到成形件两端)，该方式板料在成形过程中，尽管有压边圈固定板料，但被压部分板料仍会随成形而移动，不能保证导线与板料始终接触、通电良好，然而本装置可有效地解决该问题；2)在压边圈相应位置开通孔，并在通孔处涂上绝缘层(比如电木粉)，将电刷固定其中。通孔的侧壁与压边圈的外侧壁之间开设导线通道，通过导线通道用导线将电源与电刷进行连接。在确保非通电部分绝缘、安全生产的同时，又可保证在施加压边力时不会影响到电脉冲辅助成形。(4)铝合金板料加热到固溶温度采用电脉冲自体加热，不需要用传统加热设备，像电炉等。附图说明图1为铝合金电脉冲新淬火成形工艺流程图；图2为电脉冲辅助成形装置示意图；图中标号：1、凸模；2、凹模；3、铝合金板料；4、压边圈；5、阳极电刷；6、阴极电刷；7、交流电源；8、导线通道。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做更进一步的解释。如图1所示，本专利技术提供的铝合金电脉冲新淬火成形工艺包括如下步骤：(1)制备可热处理铝合金板料：利用冲裁、线切割、水切割或者激光切割方法将可热处理的铝合金加工成所设计形状的毛坯试件，并进行修边处理；所述的铝合金板料为2XXX系、6XXX系或7XXX系；(2)将铝合金板料加热到固溶温度并保温：将铝合金板料加热到固溶温度420-540℃，保温20-60分钟。在初始加热、保温时，铝合金形成过饱和固溶体，从而得到单项金属组织；在后期保温时，合金元素进行扩散运动，匀称地扩散到铝基体中，生成均匀的高温过饱和固溶体；(3)校形：对所有试样进行校形处理；(4)恒温冷却储藏：将校形后的试件放到冷藏箱内低温-15℃、恒温保存，实际生产中允许冷藏的时间为定为7昼夜左右；(5)时效：可采用自然时效或者人工时效的方法，使得过饱和固溶体中的合金原子在固溶处理后室温状态下析出，生成均匀分布在基体上的细小强化相，试样从冷藏箱中取出升至室温开始计算时效时间；具体时效时间可根据工艺对材料的性能要求制定；以上步骤可使铝合金板料获得新淬火状态。(6)在新淬火状态进行电脉冲辅助成形：到相应时效时间点，将试件移入成形装置并连接好电源，调节电流密度，开始对试件进行冲压成形并保压；移入成形装置并连接好电源时间为5-20秒；电流密度的阈值在7.4-11.4A/mm2之间；保压的时间为5-10min。电脉冲辅助成形主要是纯电致塑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金电脉冲新淬火成形工艺，其特征在于，在新淬火状态下将铝合金板料放入电脉冲辅助成形装置进行冲压成形；所述电脉冲辅助成形装置包括凸模、凹模、交流电源，所述交流电源的正负极分别连接阳极电刷、阴极电刷，所述阳极电刷、阴极电刷的电刷触头分别接触所述铝合金板料。

【技术特征摘要】
1.一种铝合金电脉冲新淬火成形工艺，其特征在于，在新淬火状态下将铝合金板料放入电脉冲辅助成形装置进行冲压成形；所述电脉冲辅助成形装置包括凸模、凹模、交流电源，所述交流电源的正负极分别连接阳极电刷、阴极电刷，所述阳极电刷、阴极电刷的电刷触头分别接触所述铝合金板料。2.根据权利要求1所述的一种铝合金电脉冲新淬火成形工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将铝合金板料加热到固溶温度并保温；步骤2：对铝合金板料进行校形；步骤3：对校形后的铝合金板料进行恒温冷却储藏；步骤4：对恒温冷却储藏后的铝合金板料进行时效处理；步骤5：将铝合金板料放入电脉冲辅助成形装置中进行冲压成形并保压。3.根据权利要求1所述的一种铝合金电脉冲新淬火成形工艺，其特征在于，步骤1中，所述铝合金板料为2XXX系、6XXX系或7XXX系。4.根据权利要求2所述的一种铝合金电脉冲新淬火成形工艺，其特征在于，步骤4中，所述恒温冷却储藏的温度为-15℃，最长储藏时间为7昼夜。5.根据权利要求2所述的一种铝合金电脉冲新淬火成形工艺，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明和，张鹏，谢兰生，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32