[发明专利]一种基于金属箔材通电蒸发驱动的冲击液压成形工艺

说明书

本发明提供一种基于金属箔材通电蒸发驱动的冲击液压成形工艺，通过电容器放电产生电流，使电流通过电路中的金属箔材并对它进行加热，当金属箔材的温度达到蒸发点并被蒸发后，产生的气体和等离子体向外膨胀，提供瞬时压力。金属箔材蒸发产生的气体和等离子体直接冲击在弹丸上，受到加速的弹丸做高速运动并迅速撞击活塞，受到冲击的活塞随后压缩液压室内的液体介质，工件受到液体介质的压力作用发生塑性变形并获得所需的几何形状。本发明所述工艺的动力源来自于金属箔材，利用蒸发金属箔材产生的气体和等离子体驱动弹丸做高速运动，取代了轻气炮的使用。该工艺方法设备结构简单，操作简易，安全性高，而且制造成本低，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于材料学领域，具体涉及一种基于金属箔材通电蒸发驱动的冲击液压成形工艺。

背景技术

冲击液压成形是发射物在脉冲压力的驱动下高速运动并对封闭的液体进行冲击，利用产生的高压脉冲实现的金属成形工艺。该工艺的特点是成形时间短，大约在100～500μs，应变速率可达103s^-1～104s^-1，具有减少回弹、提高成形极限等优点。因此，冲击液压成形可以提高低塑性合金的填充能力，解决合金成形性能不足的问题，可以用于加工一些具有复杂结构的零件。冲击液压成形的关键在于驱动力的来源。为了获得较大的冲击速度，需要特殊的装置提供瞬时的脉冲压力，驱动投射物飞行。目前，冲击液压成形的驱动力主要依靠轻气炮。

轻气炮是利用压缩气体膨胀作功发射弹丸，弹丸做高速运动直至撞击到靶体，例如活塞，靶体受到撞击后迅速压缩液体，液体作为工作介质对工件施加力的作用，并使之发生塑性变形，从而实现冲击液压成形过程。但是采用轻气炮作为冲击动力源，对设备的安全防护性能要求较高，设备通常结构复杂，体积较大。同时，轻气炮的制造成本较高，价格也比较昂贵。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种通过金属箔材通电蒸发实现的冲击液压成形工艺。该工艺将金属箔材作为动力源，利用蒸发金属箔材产生的气体和等离子体压力作为驱动力，促使靶体发生高速运动，从而取代了轻气炮作为动力源。该工艺方法操作简易，安全性高，设备不仅结构简单，而且制造成本低。

本发明提供了一种通过金属箔材通电蒸发驱动的冲击液压成形工艺，利用蒸发箔材产生的气体和等离子体压力作为动力源，包括以下步骤：

通过电容器放电产生电流，电流流经电路中的金属箔材；

产生的电流使金属箔材的温度升高，直至达到其蒸发点，最终使得金属箔材蒸发；

金属箔材蒸发产生的气体和等离子体向外膨胀，提供瞬时压力，对弹丸进行加速，其中，金属箔材在最下面，弹丸在金属箔材上面，靶体在弹丸上面，金属箔材蒸发产生的气体和等离子体直接冲击在弹丸上，使弹丸发生高速运动，受到加速的弹丸迅速撞击到靶体，靶体受到冲击力的作用迅速压缩液体，液体作为工作介质对工件施加压力，导致工件发生塑性变形。

优选地，所述金属箔材的材质为铝、铜、镁、银、钢、铁、锂和金几种材质中的任意一种。

优选地，所述弹丸材料为聚氨酯，硬度范围是：50Shore A～90Shore A。

优选地，所述电容器的充电能范围是100J～200kJ，产生的电流幅值范围是：1kA～500kA。

本发明的有益效果是：将金属箔材作为动力源，利用强电流将金属箔材蒸发，产生的气体和等离子体迅速膨胀，驱动弹丸发生高速运动，从而取代了轻气炮作为冲击液压成形的动力源。该工艺方法使用的设备结构简单，操作方便，安全性高，制造成本低。

附图说明

图1为本发明提供的电路原理图；

图2为本发明提供的模具构造图；