CN103464501A

CN103464501A - 一种连续等径角挤压组合模具及挤压方法

Info

Publication number: CN103464501A
Application number: CN2013104214293A
Authority: CN
Inventors: 李莉; 佟运祥; 郑玉峰; 张殿涛; 姜树立
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin new material technology development Co., Ltd.
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2033-09-16
Also published as: CN103464501B

Abstract

本发明提供的是一种连续等径角挤压组合模具及挤压方法。包括腔体（6）、模具（8），腔体带有挡料块和进料口，模具带有定径带孔，还包括内模具垫（7）、外模具垫（9）及紧固装置（10），内模具垫位于模具内侧，外模具垫位于模具外侧，紧固装置安装于外模具垫外，内模具垫、外模具垫及紧固装置均带有内孔，进料口、定径带孔、内外模具垫及紧固装置上的内孔同心，内模具垫上的内孔为锥形孔，所述锥形孔的小孔径端与模具上的定径带孔相对，挡料块带有坡度，所述坡度的角度α为0°-45°。本发明简单易行，成本低，易于维护，适用于各种金属、合金及高聚物，有利于实现不同挤压转角，不同背向压力情况下的等径角挤压。

Description

一种连续等径角挤压组合模具及挤压方法

技术领域

本发明涉及的是一种挤压模具，特别是一种连续等径角挤压模具。本发明也涉及一种连续等径角挤压变形方法。

背景技术

超细晶材料因其独特的微观组织而具有优异的力学和物理性能,使其成为材料研究领域的热点之一。与其他制备块状超细晶材料的方法，如蒸发凝聚—原位冷压成型法、高能球磨法和非晶晶化法相比较，等径角挤压技术（equal channel angular pressing,ECAP）不但消除了冷压合成超细晶样品中存在的大量孔隙和研磨中的杂质，而且能制备出三维大尺寸的致密块状纳米材料。

基于连续挤压技术的等径角挤压不但具备ECAP的工艺特点,同时还有其它独特的优越性：1)工艺简单,可连续操作。连续等径角挤压变形是靠挤压轮与坯料之间的摩擦力来驱动,其操作不受最大行程的限制,可以不间断地连续变形。2)产品的长度不受限制，可满足大规模工业化生产的需要。

美国专利文件件US7152448中涉及了一种连续等径角挤压方法，申请号为02130881.0的中国专利专利文件中涉及了一种高聚物等径角连续挤压装置，申请号为200910183586.9的中国专利文件中涉及了一种基于多对轮驱动的制备高性能金属材料的等径角挤压制备方法，都涉及连续等径角挤压。但其挡料块与模具均为一体成本高，工艺复杂，且均未涉及挤压转角具体实现方式。此外美国专利文件US7152448，中国专利文件200910183586.9中所给的制备方法并不能提供背向压力，中国专利文件02130881.0中的技术方案对多道次挤压不利。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提供背向压力、降低成本的连续等径角挤压组合模具。本发明的目的还在于提供一种简单易行，成本低，易于维护，适用于各种金属、合金及高聚物的连续等径角挤压方法。

本发明的连续等径角挤压组合模具包括腔体6、模具8，腔体带有挡料块和进料口，模具带有定径带孔，还包括内模具垫7、外模具垫9及紧固装置10，内模具垫位于模具内侧，外模具垫位于模具外侧，紧固装置安装于外模具垫外，内模具垫、外模具垫及紧固装置均带有内孔，进料口、定径带孔、内外模具垫及紧固装置上的内孔同心，内模具垫上的内孔为锥形孔，所述锥形孔的小孔径端与模具上的定径带孔相对，挡料块带有坡度，所述坡度的角度α为0°-45°。

本发明的连续等径角挤压组合模具还可以包括：

1、所述定径带孔为圆柱孔，内模具垫上的锥形柱孔为底面呈圆形的圆锥形柱孔，所述圆锥形柱孔的锥度为0°-45°，圆锥形柱孔的小孔径端的直径与定径带孔的直径相等，外模具垫及紧固装置上的内孔为直径大于或等于定径带孔的直径的圆柱孔。

2、所述定径带孔为正方柱孔，内模具垫上的锥形柱孔为底面呈正方形的正方锥形柱孔，所述正方锥形柱孔的锥度为0°-45°，正方锥形柱孔的小孔径端的边长与定径带孔的边长相等，外模具垫及紧固装置上的内孔为边长大于或等于定径带孔的变长的正方柱孔。

3、所述定径带孔为圆柱孔，内模具垫上的锥形柱孔为底面呈圆形的圆锥形柱孔，所述圆锥形柱孔的锥度为0°-45°，圆锥形柱孔的小孔径端的直径与定径带孔的直径相等，紧固装置上的内孔为直径大于或等于定径带孔的直径的圆柱孔，外模具垫上的内孔为底面呈圆形的圆锥形柱孔，所述圆锥形柱孔的锥度为0°-45°，圆锥形柱孔的大孔径端的直径与定径带孔的直径相等，圆锥形柱孔的大孔径端与模具上的定径带孔相对。

4、所述定径带孔为正方柱孔，内模具垫上的锥形柱孔为底面呈正方形的正方锥形柱孔，所述正方锥形柱孔的锥度为0°-45°，正方锥形柱孔的小孔径端的边长与定径带孔的边长相等，紧固装置上的内孔为边长大于或等于定径带孔的变长的正方柱孔，外模具垫上的内孔为底面呈正方形的正方锥形柱孔，所述正方锥形柱孔的锥度为0°-45°，正方锥形柱孔的大孔径端的边长与定径带孔的边长相等，正方锥形柱孔的大孔径端与模具上的定径带孔相对。

基于本发明的连续等径角挤压组合模具的挤压方法为：

（1）、将连续等径角挤压组合模具安装在等径角连续挤压装置上，加热坯料到指定温度；

（2）、在径角连续挤压装置的挤压轮旋转的状态下，将坯料放入挤压轮3的圆周方向的沟槽5中；

（3）、坯料经过压实轮2压下，在坯料和挤压轮沟槽5间的摩擦力驱动下沿圆周方向移动；

（4）、坯料前进到腔体6的挡料块后，进入挤压组合模具；

（5）、坯料进入内模具6，沿其锥度方向进入内模具垫7；

（6）、坯料通过模具8中的定径带定形；

（7）、坯料经过外模具垫9及紧固装置10后坯料重新放入挤压轮3中进行下一道次挤压；

（8）、重复上述过程完成4～8个道次挤压。

本发明克服了现有工艺及模具不能提供背向压力、成本高、工艺复杂的问题，而提供的一种连续等径角挤压模具及其挤压方法。本方法简单易行，成本低，易于维护，适用于各种金属、合金及高聚物，有利于实现不同挤压转角，不同背向压力情况下的等径角挤压。

本发明一种连续等径角挤压模具及其挤压方法，在整个过程中坯料的几何形状基本保持不变，目的是利用剪切变形最终获得具有超细晶组织的高性能材料。与传统连续等径角挤压不同，连续挤压模具为组合模具，所有部位均可替代，有效地降低了成本，通过对组合模具的调整可实现不同挤压转角、不同背向压力情况的连续等径角挤压。挡料块带有坡度，具有导向作用，坡度的角度（α）为0°～45°，对应的挤压转角（β）为90°～135°。进料口侧有一个内模具垫7，内模具垫7带有锥度，起到导向作用，有利于坯料流向模具。模具带有定径带，可根据不同性质的材料选用不同的定径带。出料口侧有一个外模具垫9，外模具垫内孔的锥度可根据背向压力的大小进行调节，锥度越大背向压力越大，如不需要背向压力，外模具垫内孔尺寸大于模具内孔尺寸即可。由于挤压转角、定径带尺寸及背向压力可调，所以该挤压模具适用于多种金属、合金及聚合物。

附图说明

图1为本发明沿着轮槽中心平面剖切的剖视图；

图2为本发明的连续等径角挤压组合模具一种实施方式沿着对称面的剖视图；

图3为本发明的连续等径角挤压组合模具另一种实施方式沿着对称面的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细的描述，本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

结合图2，本发明的连续等径角挤压组合模具的第一种实施方式的组成包括带有挡料块的腔体6、内模具垫7、模具8、外模具垫9及紧固装置10。腔体6内依次放置内模具垫7、模具8、外模具垫9及紧固装置10。挡料块带有坡度，根据需要，坡度的角度α为0°～45°。模具8含有定径带孔，定径带孔长度为1mm～15mm，定径带为圆形或正方形柱孔，孔径等于或略小于进料孔径。内模具垫7内孔为圆锥形或正方锥形柱孔，锥度0°～45°，孔大的侧面为进料方向。出料口侧有一个外模具垫9，外模具垫9内孔为圆孔或正方孔柱孔，孔径可根据需要提供背向压力的大小来调整。紧固装置10靠螺纹与腔体连接。

结合图3，本发明的连续等径角挤压组合模具的第二种实施方式实在第一种实施方式的基础上将外模具垫上的内孔设计为圆形或正方锥形柱孔，锥度为0°-45°。

结合图1基于本发明的连续等径角挤压模具的第一种挤压方法为：

1、加热坯料到指定温度。

2、运行挤压轮3使其旋转，并将坯料放入挤压轮3的圆周方向的沟槽5中。

3、坯料经过压实轮2压下，在坯料和挤压轮沟槽5间的摩擦力驱动下沿圆周方向移动。

4、坯料前进到腔体6的挡料块后，进入挤压组合模具。

5、坯料进入内模具垫7，沿其锥度方向进入模具8。

6、坯料通过模具8中的定径带定形。

7、坯料经过如图2所示外模具垫9，经过外模具垫9时不产生背向压力。

8、坯料重新放入挤压轮3中进行下一道次挤压。

9、重复上述过程完成4～8个道次挤压。

本发明的第二种挤压方法与第一种挤压方法基本相同，不同之处在于步骤4。对强度高、塑性差的材料进行连续加压时，应选用挤压转角较大的条件下进行挤压时，采用挡料块坡度角度（α）为30～45°的腔体进行挤压。

本发明的第三种挤压方法与第一种挤压方法基本相同，不同之处在于步骤6。对高塑性，黏性较大的材料（例如有色金属）进行连续加压时，应选用定径带比较长的模具进行挤压，采用定径带尺寸10～15mm的模具进行挤压。

本发明的第四种挤压方法与第一种挤压方法基本相同，不同之处在于步骤7。对高脆性的材料进行连续挤压时，应优先选用带有背向压力的模具进行挤压，选用如图3所示的外模具9，背向压力的大小可通过外模具内孔的锥度来调整。

本发明的第五种挤压方法与第一种挤压方法基本相同，不同之处在于步骤8。坯料沿着轴向旋转90°，重新放入挤压轮3中进行下一道次挤压。

本发明的第六种挤压方法与第一种挤压方法基本相同，不同之处在于步骤8。坯料沿着轴向旋转180°，重新放入挤压轮3中进行下一道次挤压。

本发明的第七种挤压方法与第一种挤压方法基本相同，不同之处在于步骤8。坯料沿着轴向旋转顺时针90°，重新放入挤压轮3中进行下一道次挤压后，坯料再沿着轴向旋转逆时针90°，放入挤压轮3中进行下一道次挤压。

Claims

1.一种连续等径角挤压组合模具，包括腔体（6）、模具（8），腔体带有挡料块和进料口，模具带有定径带孔，其特征是：还包括内模具垫（7）、外模具垫（9）及紧固装置（10），内模具垫位于模具内侧，外模具垫位于模具外侧，紧固装置安装于外模具垫外，内模具垫、外模具垫及紧固装置均带有内孔，进料口、定径带孔、内外模具垫及紧固装置上的内孔同心，内模具垫上的内孔为锥形孔，所述锥形孔的小孔径端与模具上的定径带孔相对，挡料块带有坡度，所述坡度的角度α为0°-45°。

2.根据权利要求1所述的连续等径角挤压组合模具，其特征是：所述定径带孔为圆柱孔，内模具垫上的锥形柱孔为底面呈圆形的圆锥形柱孔，所述圆锥形柱孔的锥度为0°-45°，圆锥形柱孔的小孔径端的直径与定径带孔的直径相等，外模具垫及紧固装置上的内孔为直径大于或等于定径带孔的直径的圆柱孔。

3.根据权利要求1所述的连续等径角挤压组合模具，其特征是：所述定径带孔为正方柱孔，内模具垫上的锥形柱孔为底面呈正方形的正方锥形柱孔，所述正方锥形柱孔的锥度为0°-45°，正方锥形柱孔的小孔径端的边长与定径带孔的边长相等，外模具垫及紧固装置上的内孔为边长大于或等于定径带孔的变长的正方柱孔。

4.根据权利要求1所述的连续等径角挤压组合模具，其特征是：所述定径带孔为圆柱孔，内模具垫上的锥形柱孔为底面呈圆形的圆锥形柱孔，所述圆锥形柱孔的锥度为0°-45°，圆锥形柱孔的小孔径端的直径与定径带孔的直径相等，紧固装置上的内孔为直径大于或等于定径带孔的直径的圆柱孔，外模具垫上的内孔为底面呈圆形的圆锥形柱孔，所述圆锥形柱孔的锥度为0°-45°，圆锥形柱孔的大孔径端的直径与定径带孔的直径相等，圆锥形柱孔的大孔径端与模具上的定径带孔相对。

5.根据权利要求1所述的连续等径角挤压组合模具，其特征是：所述定径带孔为正方柱孔，内模具垫上的锥形柱孔为底面呈正方形的正方锥形柱孔，所述正方锥形柱孔的锥度为0°-45°，正方锥形柱孔的小孔径端的边长与定径带孔的边长相等，紧固装置上的内孔为边长大于或等于定径带孔的变长的正方柱孔，外模具垫上的内孔为底面呈正方形的正方锥形柱孔，所述正方锥形柱孔的锥度为0°-45°，正方锥形柱孔的大孔径端的边长与定径带孔的边长相等，正方锥形柱孔的大孔径端与模具上的定径带孔相对。

6.一种基于权利要求1所述的连续等径角挤压组合模具的挤压方法，其特征是：

（2）、在径角连续挤压装置的挤压轮旋转的状态下，将坯料放入挤压轮（3）的圆周方向的沟槽（5）中；

（3）、坯料经过压实轮（2）压下，在坯料和挤压轮沟槽（5）间的摩擦力驱动下沿圆周方向移动；

（4）、坯料前进到腔体（6）的挡料块后，进入挤压组合模具；

（5）、坯料进入内模具（6），沿其锥度方向进入内模具垫（7）；

（6）、坯料通过模具（8）中的定径带定形；

（7）、坯料经过外模具垫（9）及紧固装置（10）后坯料重新放入挤压轮（3）中进行下一道次挤压；

（8）、重复上述过程完成4～8个道次挤压。