CN103331324B - 一种直接等径转角挤型模具 - Google Patents

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    • B21C23/001—Extruding metal; Impact extrusion to improve the material properties, e.g. lateral extrusion

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Abstract

你本发明公开了一种直接等径转角挤型模具，包括：压饼、挤锭、盛锭桶，所述盛锭桶位于挤锭的上方，压饼位于挤锭的一侧，还包括：等径转角挤型（ECAE）模具组，所述ECAE模具组位于挤锭的另一侧，所述ECAE模具组包括四个模具：模具一、模具二、模具三和模具四，所述四个模具依次固定连接在一起，模具一内设有通道一，模具二内设有通道二，模具三内设有通道三，模具四内设有通道四，所述通道一、通道二和通道三的截面积相同。通过上述方式，本发明能够将模具直接用于现有的挤型机上，并且产生等径转角挤型（ECAE）的效果，可以消除挤件表面粗晶的问题，有效提高铝合金成品的强度，成品率可以大幅度高。

Description

一种直接等径转角挤型模具
技术领域
本发明涉及铝合金成型领域，特别是涉及一种直接等径转角挤型模具。
背景技术
直接挤型为铝合金工业中极为重要的成形技术，一般常用于生产半成品的铝件，例如棒材、空心管材或是各种型材。因为挤锭在挤制时，承受的是三轴向压应力，所以可以产生极大的塑性变形，而不至于产生裂缝。也因为产生极大的塑性变形，所以铝件在挤制的过程中，常常会产生极大的高温，尤其是在挤件的表面。这种情形常会使挤件的机械性质劣化，特别是延展性方面；另外挤件在阳极处理后，也在表面清晰可见晶粒的存在，影响产品的美观。
一般合金的降伏强度与晶粒大小，大都遵守霍尔佩奇Hall-Petch方程式，也就是σ y  = σ 0  + k·d (-1/2) 。就铝合金而言，因为其k值太小，只有0.1- 0.2 MPa/m1/2，所以如果要藉由晶粒细化来强化铝合金的话，那么必须将晶粒大幅度细化，才能有明显的效果。挤制件细化晶粒最常用的是热机处理(TMT-Thermo-mechanical treatment)，但是热机处理只能将晶粒细化到微米(Micrometer)级，而且热机处理必须在挤制后进行，中间可能需要多次制程退火(Process Annealing)，道次繁琐。再者复杂型状的挤件，几乎不可能进行热机处理制程。
目前晶粒细化最有效的方法是等径转角挤型(ECAE-Equal Channel Angular Extrusion)，ECAE将晶粒细化到次微米(Sub-micrometer)级，甚至到奈米(Nanometer)级的大小。但是因为目前的模具设计方式，使其无法连续式的生产；另外ECAE只能处理简单形状的挤锭，无法处理较复杂形状的工件。所以ECAE一直停留在实验室的阶段，无法工业化。此外一般ECAE在经过一道次后，需要旋转一角度后再实施一道次，以获得较佳的晶粒细化效果。由于经过ECAE出来的成品，形状会从原有的长方体形变成为菱形体状，成品再切回长方体形时，废料将由此产生，所以一般ECAE的成品率不高。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种直接等径转角挤型模具，包括：压饼、挤锭、盛锭桶，所述盛锭桶位于挤锭的上方，压饼位于挤锭的一侧，还包括：等径转角挤型（ECAE）模具组，所述ECAE模具组位于挤锭的另一侧，所述ECAE模具组包括四个模具：模具一、模具二、模具三和模具四，所述四个模具依次固定连接在一起，模具一内设有通道一，模具二内设有通道二，模具三内设有通道三，模具四内设有通道四，所述通道一、通道二和通道三的截面积相同，所述通道一与通道三平行，通道一与通道二之间的夹角为120°，通道二与通道三之间的夹角为120°，所述通道一的两端分别为通道一入口和通道一出口，通道二的两端分别为通道二入口和通道二出口，通道三的两端分别为通道三入口和通道三出口，通道四的两端分别为通道四入口和通道四出口，通道一出口与通道二入口对准接合，通道二出口与通道三入口对准接合，通道三出口与通道四入口对准接合。
优选的，所述通道一入口的形状为实际产品的形状，可以先将挤锭挤制成所需形状的挤件。
优选的，所述通道四的截面积小于通道一的截面积，模具四用以产生背向应力。
本发明的有益效果是：（一）与直接挤型相比，不需要经过热处理就能细化挤件表面晶粒，简化了生产工艺，提高了生产效率；（二）与现有的ECAE制程与模具相比，采用直接挤压成型与ECAE相接合，可以直接将挤锭先挤制成各式形状的产品，并可以立即、直接与连续的经过ECAE模具，消除了挤件表面粗晶的问题，有效提高了铝合金成品的强度，成品率大幅度高。
附图说明
图1是本发明一种直接等径转角挤型模具一较佳实施例的立体结构示意图；
图2是所示ECAE模具组的的分解示意图。
附图中各部件的标记如下：1、压饼，2、挤锭，3、盛锭桶，4、ECAE模具组，5、模具一，6、模具二，7、模具三，8、模具四，51、通道一，61、通道二，71、通道三，81、通道四，9、通道一入口，10通道一出口，10’、通道二入口，11、通道二出口，11’、通道三入口，12、通道三出口，12’、通道四入口，13、通道四出口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1和图2，本发明实施例包括：
一种直接等径转角挤型模具，包括：压饼1、挤锭2、盛锭桶3，所述盛锭桶3位于挤锭2的上方，压饼1位于挤锭2的一侧，还包括：等径转角挤型（ECAE）模具组4，所述ECAE模具组4位于挤锭2的另一侧，所述ECAE模具组4包括四个模具：模具一5、模具二6、模具三7和模具四8，所述四个模具依次固定连接在一起，模具一5内设有通道一51，模具二6内设有通道二61，模具三7内设有通道三71，模具四8内设有通道四81，所述通道一51、通道二61和通道三71的截面积相同，所述通道一51与通道三71平行，通道一51与通道二61之间的夹角为120°，通道二61与通道三71之间的夹角为120°，所述通道一51的两端分别为通道一入口9和通道一出口10，通道二61的两端分别为通道二入口10’和通道二出口11，通道三71的两端分别为通道三入口11’和通道三出口12，通道四81的两端分别为通道四入口12’和通道四出口13，通道一出口10与通道二入口10’对准接合，通道二出口11与通道三入口11’对准接合，通道三出口12与通道四入口12’对准接合，通道一入口9是挤型功能，用以挤出各种形状的挤件，另外，通道一出口10是第一次ECAE的入口，通道一出口10与通道二入口10’是互相对准接合的，通道二入口10’是第一次ECAE的出口，通道二出口11是第二次ECAE的入口，通道二出口11与通道三入口11’是互相对准接合的，通道三出口12是第二次ECAE的出口，通道三出口12与通道四入口12’是互相对准接合的，通道四出口13则是最后挤件的出口，从通道一入口9进来的挤件经过模具组后，得出的挤件比普通挤压成型得到的挤件具有更好的强度，并且消除了挤件表面粗晶的问题。
进一步的，所述通道一入口9的形状为实际产品的形状，先将挤锭挤制成所需形状的挤件，再通过ECAE模具组，最后得出产品。
进一步的，所述通道四81的截面积小于通道一51的截面积，模具四8用以产生背向应力。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种直接等径转角挤型模具，包括：压饼(1)、挤锭(2)、盛锭桶(3)，所述盛锭桶(3)位于挤锭(2)的上方，压饼(1)位于挤锭(2)的一侧，其特征在于，还包括：等径转角挤型模具组(4)，所述等径转角挤型模具组(4)位于挤锭(2)的另一侧，所述等径转角挤型模具组(4)包括四个模具：模具一(5)、模具二(6)、模具三(7)和模具四(8)，所述四个模具依次固定连接在一起，模具一(5)内设有通道一(51)，模具二(6)内设有通道二(61)，模具三(7)内设有通道三(71)，模具四(8)内设有通道四(81)，所述通道一(51)、通道二(61)和通道三(71)的截面积相同，所述通道一(51)与通道三(71)平行，通道一(51)与通道二(61)之间的夹角为120°，通道二(61)与通道三(71)之间的夹角为120°，所述通道一(51)的两端分别为通道一入口(9)和通道一出口(10)，通道二(61)的两端分别为通道二入口(10’)和通道二出口(11)，通道三(71)的两端分别为通道三入口(11’)和通道三出口(12)，通道四(81)的两端分别为通道四入口(12’)和通道四出口(13)，通道一出口(10)与通道二入口(10’)对准接合，通道二出口(11)与通道三入口(11’)对准接合，通道三出口(12)与通道四入口(12’)对准接合，所述通道四(81)的截面积小于通道一(51)的截面积，所述模具一(5)和模具三(7)是底面为直角三角形的直三棱柱。
2.根据权利要求1所述的一种直接等径转角挤型模具，其特征在于，所述通道一入口(9)的形状为实际产品的形状。
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