CN101856678A - 一种可实现等通道转角挤压加工路径精确控制的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可实现等通道转角挤压加工路径精确控制的装置，包括挤压杆(1)和挤压凹模(2)，所述的挤压凹模(2)分为由多个螺栓联接的两半凹模，挤压凹模(2)的外围套装有固定圈(3)，挤压凹模(2)的凹模通道(5)的横截面为边数N≥4的正多边形，在凹模通道(5)的出口通道靠近转角处设有一段截面尺寸略小的挤压通道(6)，凹模通道(5)的出口通道其余部分和入口通道的尺寸相同；凹模通道(5)入口处表面设有等间隔的刻度(7)。本发明是一种结构简单、性能可靠、能够实现大范围的加工路径并能准确控制转动角度的等通道转角挤压装置。

Description

一种可实现等通道转角挤压加工路径精确控制的装置

技术领域

本发明涉及一种可实现等通道转角挤压加工路径精确控制的装置。

背景技术

超细晶材料具有一系列优异的力学和物理性能，等通道转角挤压是一种制备块体超细晶材料的相对简单的工艺，材料在通过通道转角处因发生强烈的剪切变形而使晶粒得到细化，而且由于挤压模具出口通道和入口通道的截面尺寸一致，材料经过挤压后其截面尺寸不变，可以实现反复挤压，发生大的塑性变形而使晶粒得到显著细化。实验结果表明，对纯铝、纯铜等材料采用模角为90°的模具挤压8个道次以上，晶粒尺寸可小于1微米甚至达到纳米级。

经挤压的试样再次放入模具中可绕长轴旋转一定角度，若转动0°则称此路径为路径A、转动90°为路径B、转动180°为路径C。一般来说，试样转动的角度(即加工路径)不同，则晶粒细化的效果也不相同，加工后材料的性能产生明显的差别。已有文献表明，利用模角为90°的模具加工试样，路径B的晶粒细化效率最高。但是，目前的等通道转角挤压工艺及相关研究所采用的转动角度只局限于0°、90°或180°，对于其它转动角度的研究还未见报道。因此，在准确控制加工路径的同时，进一步扩大加工路径的范围，提高晶粒细化的效率，是实现等通道转角挤压工业应用所急需解决的技术问题。

现有的实验装置，截面一般为圆形或正四边形。圆形截面的实验装置原则上可以实现任意角度的转动或加工路径，但是试样在放入过程中无法准确控制转动角度，在挤压过程中试样也可能产生不必要的转动，且当这样的转动发生时，操作者无法确定具体的转动角度。正四边形截面的实验装置可以实现0°、90°或180°的转动，但无法实现其它角度的转动。此外，经过等通道转角挤压后的试样可能由于弹性应变的回复而变得比入口通道要略大，不方便试样的再次放入。

发明内容

本发明提供一种能够实现大范围加工路径并能准确控制转动角度的等通道转角挤压的装置。

本发明所提供的可实现等通道转角挤压加工路径精确控制的装置，包括挤压凹模，所述的挤压凹模分为由多个螺栓联接的两半凹模，所述的挤压凹模的外围套装有固定圈，所述的挤压凹模的凹模通道的截面为边数N≥4的正多边形，在所述的凹模通道的出口通道靠近转角处设有一段截面尺寸略小的挤压通道，所述的凹模通道的出口通道其余部分和入口通道的尺寸相同；所述的凹模通道入口处表面设有等间隔的刻度。

所述的固定圈与所述的挤压凹模为过盈配合。

采用上述技术方案的可实现等通道转角挤压加工路径精确控制的装置，挤压凹模入口通道和出口通道的夹角(即模角)不限于90°，可为90°至180°之间的任意角度；挤压凹模的出口通道部分的横截面尺寸较小的挤压通道的长度应在满足限制工件横截面尺寸的情况下尽可能小以减小挤压力。

与现有装置相比，本发明具有如下优点和有益效果：

(1)挤压通道为正多边形截面，能够准确实现任意转动角度(角度为360°/N的整数倍)的加工路径，同时可以防止试样在放入及挤压过程中产生转动；

(2)凹模入口处表面标有等分刻度，能够精确地实现试样转动和加工路径；

(3)凹模用固定圈固定，使左右两半凹模的连接更牢固，防止模具开裂，可用于强度较高或加工硬化较严重的材料，如黄铜、中低碳钢等材料；

(4)由于出口通道中靠近转角处的挤压通道的横截面较小，挤压后的工件尺寸亦稍小于入口通道截面尺寸，方便工件放入，有利于进行反复挤压。

综上所述，本发明是一种结构简单、性能可靠、能够实现大范围的加工路径并能准确控制转动角度的等通道转角装置。

附图说明

图1为本装置的结构示意图。

图2为本装置挤压凹模的分模面示意图。

图3为本装置凹模入口处表面刻度示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

参见图1、图2和图3，挤压凹模2分为以由多个螺栓联接的两半凹模，两半凹模采用销钉定位，挤压凹模2的外围套装有固定圈3用来固定，固定圈3与挤压凹模2为过盈配合，挤压凹模2的凹模通道5的截面为边数N≥4的正多边形，在凹模通道5的出口通道靠近转角处设有一段截面尺寸略小的挤压通道6，凹模通道5的出口通道其余部分和入口通道的尺寸相同；凹模通道5入口处表面设有等间隔的刻度7。

参见图1、图2和图3，装配时可对固定圈3加热，再用压力机把挤压凹模2压入固定圈3中。本装置可采用配套的夹具把挤压杆1和挤压凹模2分别固定于压力机的上、下缸。本装置可在室温或高温下对工件进行挤压。挤压凹模2的分模面如图2所示，凹模通道5的横截面为正二十四边形，凹模通道5的出口通道靠近转角处设有一段截面尺寸略小的挤压通道6，凹模通道5的拐角处采用圆弧连接，挤压凹模2上表面通道入口处标有刻度7，最小间隔为15°。

参见图1、图2和图3，下面以室温下纯铜的挤压来说明本装置的工作情况。原材料为T2纯铜热轧板材，平均晶粒尺寸为50微米，把试样4加工成正二十四边的圆柱状，其截面略小于通道的截面，以方便放入试样，放入前应对试样4表面和凹模通道5表面进行充分润滑，本实验采用二硫化钼润滑。挤压后的试样4可方便取出，每挤压一次，试样4相对其长轴转动一定角度，由于挤压后的试样4上有分模线，故以分模线为标记转动即可。在本实验中，试样4每道次挤压后都相对其长轴转动90°进行再次挤压，8道次挤压后，平均晶粒尺寸已达到0.3微米。

试样4放入挤压凹模2中，由于挤压凹模2表面有刻度7和多边形截面的凹模通道5，能够防止试样4在放入及挤压过程中产生转动，同时能够精确地实现大范围加工路径的控制。

挤压凹模2用固定圈3固定，使左右两半凹模的连接更牢固，可用于挤压强度较高的材料。

由于凹模通道5的出口通道中靠近转角处设有横截面略小的挤压通道6，经此段挤压的试样4截面尺寸亦稍小于凹模通道5的入口通道截面尺寸，方便试样4再次放入，有利于进行反复挤压。

Claims (2)

1.一种可实现等通道转角挤压加工路径精确控制的装置，包括挤压凹模(2)，其特征在于：所述的挤压凹模(2)分为由多个螺栓联接的两半凹模，所述的挤压凹模(2)的外围套装有固定圈(3)，所述的挤压凹模(2)的凹模通道(5)的横截面为边数N≥4的正多边形，在所述的凹模通道(5)的出口通道靠近转角处设有一段截面尺寸略小的挤压通道(6)，所述的凹模通道(5)的出口通道其余部分和入口通道的尺寸相同；所述的凹模通道(5)入口处表面设有等间隔的刻度(7)。

2.根据权利要求1所述的可实现等通道转角挤压加工路径精确控制的装置，其特征在于：所述的固定圈(3)与所述的挤压凹模(2)为过盈配合。

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