高能率成形
high energy rate forming
利用能量在瞬间突然释放产生的高压,通过介质的传递,使金属材料在极短的时间内完成塑性成形的技术。主要包括高速锤锻造、爆炸成形、液电成形和电磁成形。
1.高速锤锻造
分为上、下两个锤头系统(图1)。
通常将14兆帕的高压空气或氮气充入高压缸,使之突然膨胀,推动上、下锤头系统作高速悬空对撞,使金属产生高速塑性流动,并充满模腔。高速锤击速度高达12~20米/秒,坯料在极短的时间,约0.001~0.002秒内完成塑性变形。由于变形速度高,变形过程中热量损失极小,且热效应显著,金属塑性增高,变形抗力降低,金属流动摩擦阻力小,故金属流动充填型腔性能好。此法能成形形状复杂的锻件,如钛合金滑轮及其周缘的叶片可整体锻出。因为是悬空撞击,无震动影响地基,但声响很大。
2.爆炸成形
爆炸成形装置示意见图2。
通常用水作为介质(也可用砂)。炸药爆炸产生的高温高压气团剧烈膨胀形成的冲击波,通过介质施加于凹模上的板坯并在介质动压的作用下使板坯紧贴凹模的模壁,高速完成塑性成形。爆炸成形特别宜于形状复杂的大型板料工件的单件的小批量生产。大型锻件,如发电机转子上护环的锻造,也可采用爆炸成形的方法,但应在安全地点进行。
3.液电成形
液电成形原理见图3。
将电极、坯料和凹模置于作为介质的水中。当高压直流电使电容器充电到一定值时,辅助间隙被击穿,高压电便加在两个电极形成的主间隙上。由于间隙被击穿而放电,形成强大的冲击电流,在介质水中产生强大的冲击波和高压流动压力,使坯料在凹模中完成塑性成形。这种方法可用于中、小型冲压件的冲孔,拉深及管材的胀形等工艺。由于操作简便,适于批量生产。
4.电磁成形
电磁成形的原理见图4。
当把由导体材料制成的工件放入线圈内时,强脉冲磁场在工件内产生与通入线圈电流方向相反的感应电流,磁力线密集于线圈和工件的间隙,产生的冲击力使工件产生塑性变形,并紧贴于模壁。这种成形方法仅可用于以导电材料制成的管坯,实现胀形、缩口等工艺,也可把金属管、板件压合在陶瓷、玻璃和塑料等非金属材料上。电磁成形可在高温或真空中进行。制品表面光洁。适用于中小件的批量生产。
摘自:《中国大百科全书(第2版)》第7册,中国大百科全书出版社,2009年