[发明专利]一种用难变形高强度合金板材制备圆管的装置及方法

说明书

本发明公开了一种用难变形高强度合金板材制备圆管的装置，包括电源系统，水箱，与水箱上端连接的水箱固定板；水箱内部设置有一凸台，凸台上端设置有板料；所述的板料上端设置有成型模；所述的水箱侧部设置有抽真空装置以及加水装置；所述的水箱前后壁分别安装有电极紧固件；所述的电极紧固件内部安装有放电电极；所述的放电电极一端位于水箱内部，另一端位于水箱外部，通过桥丝在水箱内部将两个放电电极的末端连接；所述的位于水箱外部的放电电极另外两末端通过电源系统连接；本发明还公开了其制备方法，根据电液效应制备圆管显著提高板料的成形性，减少弯曲成形后圆管的回弹量。

技术领域

本发明属于金属材料加工技术领域，具体地是指一种用难变形高强度合金板材制备圆管的装置及方法。

背景技术

随着我国航空工业的蓬勃发展以及国家大飞机项目的启动，并且随着环境保护以及能源节约意识的提高，在汽车行业，迫切需要通过使用高强度钢来替代汽车中传统的低碳钢零件来减轻汽车重量，从而减少石油消耗以及温室气体的排放。

飞机制造业中使用的较多的高强度材料有钛以及钛合金。钛及钛合金具有许多优良的特性，其主要体现在如下几个方面：1)有较高的比强度，钛合金抗拉强度为686-1176Mpa，而密度仅为钢的3/5，而为铜的一半；2)钛具有较高的抗腐蚀性能，在550℃一下的空气中材料表面会形成一层致密的氧化钛薄膜，故在大气、海水、硝酸和硫酸等氧化性介质中，其耐腐蚀性优于大多数的不锈钢；3)钛具有强烈的钝化倾向，由于钛对氧有很强的亲和力，当与氧介质接触时，会很快形成一层致密的、附着力强、惰性大的氧化薄膜，从而在机械磨损时能够保护基体材料；4)钛合金材料无磁性，其不受电磁场和雷雨天气的影响。同时钛及钛合金也具有线膨胀系数小等优点，因此钛合金管材主要应用在航空航天和民用飞机中的液压以及燃油管路系统中，从而替代不锈钢航空导管，有利于减轻飞机的结构重量。这将很大程度上提高飞机的飞行性能，极大促进我国飞机制造业技术的进步。但是目前为止，我国一些主要的钛材加工单位，还很难生产出符合标准的航空管材，钛管材的加工过程主要存在以下问题：1)材料加工工艺没有固化，变形量达不到要求，材料的显微组织没有得到充分细化，2)在冷加工后需要对管材进行热处理，这导致热处理后的显微组织粗大。因此需要一种材料变形量大，而且不需要对成性管材进行热处理的圆管制备方法。

在汽车工业中，为了满足节能减排以及环境保护的要求，汽车结构的轻量化是汽车发展的主要趋势。在汽车轻量化的同时为提高其撞击安全性和行驶稳定性，采用先进高强度钢以及超纲强度钢来替换承力结构轴已是必然选择。先进高强度钢具有以下优良的机械性能1)具有很高的加工硬化速率；2)材料具有很高的抗拉强度，成形后构件具有很高的压溃抗力，抗撞击吸收能和高的疲劳强度；3)变形过程中相对来说具有较大的均匀伸长率以及总伸长率，因此，先进高强度钢以及超高强度钢是汽车管状承力结构件以及加强件的理想材料。但是由于高强度钢自身有较大的变形抗力，因此成形性不是很高，而且成形后零件的回弹量较传统金属材料而言稍大，因此用难变形高强度合金板材制备圆管时需要找到能够改善这两点的成形方法。

高强度钢管材的制造方法多种多样，主要包括：热挤压、热轧、冷变形和多种方法的组合等方法。

现有的技术中公开了一种钛合金圆管的加工方法，例如专利CN103316941A，该专利是采用挤压机将实心圆坯料或者空心圆坯料经过内外模具挤压成管的方法，该方法的优点是能够制造塑性低的钛合金，镍基合金等金属管材，缺点是由于挤压比的限制，只能制造管材的径厚比较大的薄壁管或者管坯。另外，为获得好的钛管表面质量，需要对钛合金管坯做铜包覆处理，但在高温时铜与钛会发生反应，生成金属间化合物，发生界面复合，因此铜层去除较为困难。