CN107081342B - 一种低温难变形材料的板材挤压加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温难变形材料的板材挤压加工方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，制备材料锭；步骤2，对步骤1制备的材料锭进行表面处理，然后给材料锭进行润滑，形成坯锭；步骤3，室温下，将坯锭放入装有扁挤压筒的挤压机中进行挤压，挤压模采用等应变速率挤压模具，在恒定的应变速率、挤压速度和挤压温度下，在一定的额定挤压力下，将坯锭挤压成所需规格板料。本发明采用扁挤压筒和等应变速率模具结合，使得坯料以等应变速率流经模具工作带，保证了难变形材料挤压制品的质量。

Description

一种低温难变形材料的板材挤压加工方法
技术领域
本发明属于板材挤压加工方法技术领域，涉及一种低温难变形材料的板材挤压加工方法。
背景技术
挤压是一种常用的金属塑性加工方法，其优点在于：材料在三向压应力状态下发生塑性变形，提高了工艺塑性与可允许变形程度，有利于进行单道次大变形率加工。但是，对于塑性差、变形抗力很大的难变形材料，采用常规的挤压加工方法，往往存在挤压变形力过大、模具强度难以满足要求、挤压材料容易产生裂纹缺陷等问题，使挤压过程难以实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种低温难变形材料的板材挤压加工方法，挤压成型效果好。
本发明所采用的技术方案是，一种低温难变形材料的板材挤压加工方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，制备材料锭；
步骤2，对步骤1制备的材料锭进行表面处理，然后给材料锭进行润滑，形成坯锭；
步骤3，室温下，将坯锭放入装有扁挤压筒的挤压机中进行挤压，挤压模采用等应变速率挤压模具，在恒定的应变速率、挤压速度和挤压温度下，在一定的额定挤压力下，将坯锭挤压成所需规格板料。
本发明的特点还在于，
步骤1采用粉末冶金法或搅拌熔铸法或高温浸渗法制备材料锭。
步骤1中制备的材料锭截面呈椭圆形或扁椭圆形；
步骤2中的润滑用的润滑材料为石墨、BN、MoS2、软金属中的一种或几种；
步骤3中的扁挤压筒的筒内孔为椭圆或扁椭圆孔。
步骤3中的应变速率为0.005～10s-1，挤压速度V0为5mm/s～80mm/s，挤压温度为250℃～600℃，额定挤压力为5MN～200MN。
步骤3中的等应变速率挤压模具包括模具本体，模具本体中心位置开设有依次相连通的变形腔、定径带、成型腔，变形腔、定径带和成型腔的中心轴线重合，变形腔的截面椭圆形状，变形腔设置有入口和出口，变形腔的截面椭圆长轴b保持不变，变形腔截面椭圆短轴a从入口到出口逐渐减小。
挤压板材的总挤压比为15～30，即扁挤压筒出口处截面积与板材截面积的比为7～30，模具变形区挤压比λ为5～15，即变形腔入口处截面积与变形腔出口处截面积的比为5～15。
变形腔截面椭圆的长轴b长度大于所挤板材宽度的102％，变形腔截面椭圆长轴b长度的两倍比所配套扁挤压筒内孔长度小0mm-50mm，变形腔的入口处截面椭圆短轴a0长度的两倍比所配套扁挤压筒内孔宽度小0mm-50mm，变形腔的出口处截面椭圆短轴af长度的两倍比所挤板材厚度大2mm以上。
变形腔的长度L为50～100mm，定径带长度4mm～10mm，成型腔长度及宽度大于定径带长宽3～6mm。
本发明的有益效果是，本发明的一种低温难变形材料的板材挤压加工方法，使用等应变速率挤压模具和扁挤压筒结合，挤压过程中挤压速率恒定且坯料流动更加均匀，有利于提高挤压成品成型质量。且本发明的等应变速率挤压模具能明显减小挤压死区，即挤压过程中位于挤压筒与挤压模交界处金属不发生塑性变形的区域减小，降低挤压死区在挤压成型过程中产生的负面影响。
附图说明
图1是本发明一种低温难变形材料的板材挤压加工方法的等应变速率挤压模具的主视图；
图2是本发明一种低温难变形材料的板材挤压加工方法的等应变速率挤压模具的俯视图；
图3是本发明一种低温难变形材料的板材挤压加工方法的等应变速率挤压模具的变形腔入口与扁挤压筒安装主视图；
图4是本发明一种低温难变形材料的板材挤压加工方法的等应变速率挤压模具的变形腔入口与扁挤压筒安装截面图；
图5是本发明一种低温难变形材料的板材挤压加工方法的等应变速率挤压模具的使用状态图；
图6是现有传统模具的使用状态图；
图7是本发明一种低温难变形材料的板材挤压加工方法的等应变速率挤压模具的实施例图。
图中，1.变形腔，2.定径带，3.成型腔，4.挤压筒，5.死区，6.传统模具；
1-1.入口，1-2.出口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的一种低温难变形材料的板材挤压加工方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，制备材料锭；
步骤2，对步骤1制备的材料锭进行表面处理，然后给材料锭进行润滑，形成坯锭；
步骤3，室温下，将坯锭放入装有扁挤压筒的挤压机中进行挤压，挤压模采用等应变速率挤压模具，在恒定的应变速率、挤压速度和挤压温度下，在一定的额定挤压力下，将坯锭挤压成所需规格板料。
步骤1采用粉末冶金法或搅拌熔铸法或高温浸渗法制备材料锭。
步骤1中制备的材料锭截面呈椭圆形或扁椭圆形；
步骤2中的润滑为玻璃润滑、石墨润滑或软金属润滑中的一种或几种；
步骤3中的扁挤压筒的筒内孔为椭圆或扁椭圆孔。
步骤3中应变速率范围为0.005～10s-1、挤压速度V0为5mm/s～80mm/s，挤压温度为250℃～600℃，额定挤压力为5MN～200MN。
如图1所示，步骤3中的等应变速率挤压模具包括模具本体7，模具本体7中心位置开设有依次相连通的变形腔1、定径带2、成型腔3，变形腔1、定径带2和成型腔3的中心轴线重合，变形腔1的截面椭圆形状，变形腔1设置有入口1-1和出口1-2，变形腔1的截面椭圆长轴b保持不变，变形腔1截面椭圆短轴a从入口1-1到出口1-2逐渐减小。
挤压板材的总挤压比为15～30，即扁挤压筒出口处截面积与板材截面积的比为7～30，模具变形区挤压比λ为5～15，即变形腔1入口处截面积与变形腔1出口处截面积的比为5～15。
如图3-4所示，变形腔1截面椭圆的长轴b长度大于所挤板材宽度的2％，变形腔1截面椭圆长轴b长度的两倍比所配套扁挤压筒内孔长度B小0mm-50mm，变形腔1的入口1-1处截面椭圆短轴a0长度的两倍比所配套扁挤压筒内孔宽度A小0mm-50mm，变形腔1的出口1-2处截面椭圆短轴af长度的两倍比所挤板材厚度大2mm以上。
变形腔的长度L为50～100mm，定径带长度4mm～10mm，成型腔长度及宽度大于定径带长宽3～6mm。
本发明的定径带2和成型腔3的截面形状为矩形，与所需要的板材截面一致。
本发明的挤压速度及应变速率根据材料选择。
如图5-6所示，本发明的方法使用扁挤压筒和等应变速率挤压模具能明显减小挤压死区，即挤压过程中位于挤压筒与挤压模交界处金属不发生塑性变形的区域减小了，降低挤压死区在挤压成型过程中产生的负面影响。
实施例
现挤压加工板材材料为AZ31B镁合金，需求板材截面矩形的规格为140mm×8mm。
(1)以5MN挤压机为例，采用正向挤压方式，如图7所示，扁挤压筒内孔截面为椭圆形，内孔长度B和筒内孔宽度A分别为150mm、72mm，等应变速率挤压模具变形腔1的入口截面为椭圆形，其2b＝150mm，2a0＝72mm，等应变速率挤压模具变形腔1的出口截面为椭圆形，其2b＝150mm，2af＝10mm，模具本体7长度为70mm，其中变形腔1的长度L为52mm，定径带深度为8mm，截面尺寸为140mm×8mm，成型腔截面尺寸为145mm×12mm。总挤压比为7.6。变形区挤压比λ＝7.2，应变速率为2s-1，挤压速度v＝16.8mm/s，挤压温度为480℃，该挤压模具能够保证等应变速率挤压。
(2)以5MN挤压机为例，采用正向挤压方式，扁挤压筒内孔截面为椭圆形，内孔长度B和筒内孔宽度A分别为150mm、120mm，等应变速率挤压模具变形腔1的入口截面为椭圆形，其中，2b＝150mm，2a0＝72mm，等应变速率挤压模具变形腔1的出口截面为椭圆形，其2b＝150mm，2af＝10mm，模具本体7长度为80mm，其中变形腔1的长度L为60mm，定径带深度为8mm，截面尺寸为140mm×8mm，成型腔截面尺寸为145mm×12mm。总挤压比为12.6。变形区挤压比λ＝12，应变速率为5s-1，挤压速度v＝27.3mm/s，挤压温度为450℃，该挤压模具能够保证等应变速率挤压。
(3)以5MN挤压机为例，采用正向挤压方式，扁挤压筒内孔截面为椭圆形，内孔长度B和筒内孔宽度A分别为150mm、72mm，等应变速率挤压模具变形腔1的入口截面为椭圆形，其2b＝150mm，2a0＝72mm，等应变速率挤压模具变形腔1的出口截面为椭圆形，其2b＝150mm，2af＝10mm，模具本体7长度为70mm，其中变形腔1的长度L为52mm，定径带深度为8mm，截面尺寸为140mm×8mm，成型腔截面尺寸为145mm×12mm。总挤压比为7.6。变形区挤压比λ＝7.2，应变速率为0.72s-1，挤压速度v＝6mm/s，挤压温度为460℃，该挤压模具能够保证等应变速率挤压。

Claims (10)

1.一种低温难变形材料的板材挤压加工方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，制备材料锭；
步骤2，对步骤1制备的材料锭进行表面处理，然后给材料锭进行润滑，形成坯锭；
步骤3，室温下，将坯锭放入装有扁挤压筒的挤压机中进行挤压，挤压模采用等应变速率挤压模具，在恒定的应变速率、挤压速度和挤压温度下，在一定的额定挤压力下，将坯锭挤压成所需规格板料。
2.根据权利要求1所述的一种低温难变形材料的板材挤压加工方法，其特征在于，所述步骤1采用粉末冶金法或搅拌熔铸法或高温浸渗法制备材料锭。
3.根据权利要求1所述的一种低温难变形材料的板材挤压加工方法，其特征在于，所述步骤1中制备的材料锭截面呈椭圆形或扁椭圆形。
4.根据权利要求1所述的一种低温难变形材料的板材挤压加工方法，其特征在于，步骤2中所述的润滑用的润滑材料为石墨、BN、MoS2、软金属中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种低温难变形材料的板材挤压加工方法，其特征在于，步骤3中所述的扁挤压筒的筒内孔为椭圆或扁椭圆孔。
6.根据权利要求5所述的一种低温难变形材料的板材挤压加工方法，其特征在于，步骤3中所述应变速率范围为0.005～10s-1，挤压速度V0为5mm/s～80mm/s，挤压温度为250℃～600℃，额定挤压力为5MN～200MN。
7.根据权利要求5所述的一种低温难变形材料的板材挤压加工方法，其特征在于，步骤3中所述的等应变速率挤压模具包括模具本体(7)，所述模具本体(7)中心位置开设有依次相连通的变形腔(1)、定径带(2)、成型腔(3)，所述变形腔(1)、定径带(2)和成型腔(3)的中心轴线重合，所述变形腔(1)的截面椭圆形状，所述变形腔(1)设置有入口(1-1)和出口(1-2)，所述变形腔(1)的截面椭圆长轴b保持不变，所述变形腔(1)截面椭圆短轴a从入口(1-1)到出口(1-2)逐渐减小。
8.根据权利要求7所述的一种低温难变形材料的板材挤压加工方法，其特征在于，挤压板材的总挤压比为7～30，即扁挤压筒出口处截面积与板材截面积的比为7～30，模具变形区挤压比λ为5～15，即变形腔(1)入口处截面积与变形腔(1)出口处截面积的比为5～15。
9.根据权利要求8所述的一种低温难变形材料的板材挤压加工方法，其特征在于，所述变形腔(1)截面椭圆的长轴b长度大于所挤板材宽度的102％，所述变形腔(1)截面椭圆长轴b长度的两倍比所配套扁挤压筒内孔长度小0mm-50mm，所述变形腔(1)的入口(1-1)处截面椭圆短轴a0长度的两倍比所配套扁挤压筒内孔宽度小0mm-50mm，所述变形腔(1)的出口(1-2)处截面椭圆短轴af长度的两倍比所挤板材厚度大2mm以上。
10.根据权利要求7-9任意一项所述的一种低温难变形材料的板材挤压加工方法，其特征在于，变形腔(1)的长度L为50～100mm，定径带(2)长度4mm～10mm，成型腔长度及宽度大于定径带长宽3～6mm。
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