CN107282674A - 一种高效多试样自加热等通道转角挤压模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效多试样自加热等通道转角挤压模具，包括：外模具，所述外模具由左外模具和右外模具组成；中间模具，所述中间模具与外模具加工有通孔和盲孔用于放置加热和温度检测装置。通道模具，所述通道模具包括通道大模具和通道小模具，两者固定在所述外模具和中间模具之间，为试样提供挤压通道；模具夹紧机构，所述模具夹紧机构用来夹紧模具；挤压推动机构，所述挤压推动机构与所述外模具和通道模具配合，推动试样移动，完成挤压。本高效多试样自加热等通道转角挤压模具具备自动加热、保温和温度检测功能，可在同一模具内同时安装不同的通道模具，并可按需对1‑4根试样同时挤压，具有效率高、结构紧凑、零件拆卸、更换方便等优点。

Description

一种高效多试样自加热等通道转角挤压模具

技术领域

本发明涉及机械加工及材料成型技术领域，尤其是涉及一种高效多试样自加热等通道转角挤压模具。

背景技术

基于大塑性变形理论的等通道转角挤压(ECAP)制备超细晶材料的方法问世以来，逐渐受到世界各国材料研究者的普遍关注并进行了大量的实验研究，结果表明，等通道转角挤压是一种有效的制备超细晶材料的方法。与传统的制备超细晶材料的方法相比，这种方法避免了材料中可能带入的杂质以及超细晶材料中存在的大量微空隙。因此，该工艺方法是制备金属及合金超细晶材料的一种有效的工艺，具有很好的工业应用潜力。

等通道转角挤压工艺处理后合金材料组织显著细化，金属材料力学性能明显提高。近几年该工艺已由试验研究阶段逐步开始推广应用，但该挤压过程一般需要对试样与模具通过加热后用大型挤压设备进行挤压，每次只能挤压一根试样，挤压效率低下，耗时较长。除此之外，试样与模具需单独一套加热设备，由于模具加热后的搬运及热传递等造成试样与模具热量损失，导致挤压时挤压温度与设定温度存在误差，并且在高温和较大挤压力作用下，模具内用于连接和固定作用的螺钉容易发生滑丝、拉伸、松动等现象降低了模具的挤压效果。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明有必要提供一种高效多试样自加热等通道转角挤压模具，其具有以下优点：

1、发明创造了一种新的模具内部结构和连接方式，实现在一次挤压过程中可同时按需对1-4根试样进行挤压的功能，提高挤压效率，并可以在同一模具内根据不同挤压试样的塑形要求提供具有不同转角角度的挤压通道。

2、首创了新的模具使其实现了模具与试样具备自动加热、保温和温度检测和调节功能，解决了采用额外加热设备导致的挤压过程中温度不可调及热量损失的难题。

3、新的模具有效避免挤压时试样在模具通道内发生墩粗和试样的塑性流动所产生的较大弯矩使模具顶杆处的连接螺钉松动和损坏的发生。

4、整套模具具有结构简单，易于拆卸和安装的特点，并可对易损件进行快速替换，具备很好的互换性。

本发明是这样实现的，一种高效多试样自加热等通道转角挤压模具，包括用于提供导轨约束和用于放置加热和温度检测装置的外模具和中间模具；用于放置试样并提供挤压转角通道的通道模具；用于与所述外模具和中间模具导轨相配合的挤压推动机构，所述挤压推动机构在所述外模具和中间模具导轨内移动对试样在所述通道模具内进行挤压，最终完成等通道转角的挤压。

根据本发明的一种高效多试样自加热等通道转角挤压模具，新的模具结构呈对称式分布，可同时按需对1-4根试样进行挤压，并且可同时提供多种具有不同转角角度的通道以满足不同试样材料对通道转角角度的要求。根据不同试样材料挤压时所需加热温度大小与保温时间长短，新的模具结构可提供加热与温度检测设备，即可实现模具与试样的加热、保温和温度检测的功能，满足了对模具和试样的定点加热和保温的要求，避免了模具和试样需要分开加热现象的发生，解决了在搬运和挤压过程中因模具和试样热量损失造成的挤压温度不准确的难题，从而提高了挤压效率与挤压精度，简化了挤压操作工序。

另外，根据本发明的一种高效多试样自加热等通道转角挤压模具，还具有如下附加技术特征：

所述一种高效多试样自加热等通道转角挤压模具：外模具和中间模具，所述外模具由左外模具和右外模具组成，进行挤压时左外模具和右外模具成对使用，所述中间模具安装在左外模具和右外模具中间与外模具配合使用，左外模具、右外模具和中间模具加工有凹槽，凹槽内放置挤压推动机构，左外模具、右外模具和中间模具两侧加工有通孔，通孔用来安装专用加热管设备。进行等通道转角挤压时，加热装置对模具及试样加热后，挤压推动机构在外力作用下推动试样完成等通道转角挤压。

具体地，所述外模具包括：左外模具，所述左外模具内侧与挤压推动机构配合处加工有2个凹槽，作为挤压推动机构的导轨，所加工凹槽左右两侧加工有盲孔，盲孔专门用来安装固定通道模具，模具外侧加工有盲孔，盲孔用来和夹紧螺栓配合夹紧模具，模具左右两侧加工有专门用来放置加热装置的通孔；中间模具，所述中间模具内外两侧与挤压推动机构配合处加工有4个凹槽作为推动机构的导轨，所加工凹槽左右两侧加工有盲孔，盲孔用来安装固定通道模具，中间模具左右两侧加工有盲孔和通孔，通孔专门用来放置加热装置，盲孔专门用来放置热电偶等温度检测装置。右外模具，所述右外模具与挤压推动机构配合处加工有2个凹槽，凹槽两侧加工有盲孔，盲孔用来安装固定通道模具，模具两侧加工有专门用来放置加热装置的通孔。挤压时，可按需对1-4根试样进行同时挤压，利用模具自身加热装置和温度检测装置对模具及试样进行设定温度的加热和保温后将挤压推动机构放置在外模凹槽内，进行等通道转角挤压。

所述一种高效自加热等通道转角挤压模具：通道模具，所述通道模具分别安装固定在外模具与中间模具之间，安装固定后通道模具为试样提供了具有一定转角角度的通道，挤压推动机构与通道模具配合形成一个封闭的通道，试样在此通道内进行挤压。

具体地，所述通道模具包括：通道大模具，所述通道大模具表面加工有通孔，用以和中间模具、外模具的固定；通道小模具，所述通道小模具表面加工有通孔，用以和中间模具、外模具的固定，所述通道大模具与所述通道小模具上通孔与外模具和中间模具通过轴销固定，并且，在同一模具中可根据试样塑性要求和实际需要同时提供两种转角角度的通道模具，满足了不同试样的挤压要求，提高了挤压效率。

所述一种高效多试样自加热等通道转角挤压模具：挤压推动机构，所述挤压推动机构安装在所述外模具和中间模具凹槽内，与外模具和中间模具相配合在挤压力作用下推动试样完成等通道转角挤压。

具体地，所述挤压推动机构包括：顶杆座，所述顶杆座加工有沉头孔，用以安装固定顶杆柱、顶杆架。顶杆柱，所述顶杆柱顶端加工有圆柱凸台，用以顶杆柱与顶杆座的定位，凸台上加工有一定深度的螺纹孔，并用螺钉将顶杆柱与顶杆座连接固定，顶杆柱放入通道大模具与通道小模具之间的间隔中，其底端与试样一端接触，推动试样在通道内移动。顶杆架，所述顶杆架顶端加工有圆柱凸台，用以顶杆架与顶杆座的定位，凸台上加工有一定深度的螺纹孔，并用螺钉将顶杆架与顶杆座连接固定，顶杆架安装在顶杆座上后，与外模和中间模具的凹槽配合，使其只能沿凹槽移动。

所述一种高效多试样自加热等通道转角挤压模具：模具夹紧机构，所述模具夹紧机构安装在模具外侧。

具体地，所述模具夹紧机构包括夹紧支架和夹紧螺栓组成，所述夹紧支架两侧加工有螺纹孔，当模具和试样装配好后，将夹紧支架放置在模具上，两侧螺纹孔与左右外模外侧盲孔对齐，并用螺栓拧紧，实现了模具整体的固定。

根据本发明一种高效多试样自加热等通道转角挤压模具，在等通道转角挤压过程中，可直接利用模具自身的加热装置和温度检测装置对模具和试样进行指定温度的加热、保温和控制，首次将模具设计成对称式结构，结构紧凑，在挤压过程中可按需同时挤压1-4根试样，并且可同时在一次挤压过程中提供多种不同转角角度的通道模具，此外，模具中的通道模具采用分体设计，方便拆卸替换，可根据不同挤压工艺转角角度的要求及试样塑性特点快速选择与更换，满足了不同挤压试样对挤压角度不同的要求。首创的模具结构的连接和固定方式有效减少了螺钉的损坏，显著提高模具使用寿命和挤压效率，顶杆架和顶杆柱顶端的圆柱凸台与顶杆座沉头孔配合并用螺钉联接，有效解决了挤压过程中因试样在模具通道内发生墩粗和塑性流动而对顶杆架顶部连接处产生的较大弯矩使连接螺钉发生松动或损坏的问题，又能及时替换掉被破坏的顶杆柱，满足拆卸方便、便于替换易损件的要求。夹紧机构在模具外部利用螺栓固定整个模具，满足了拆卸方便和装配简单的要求，此模具的应用，极大的提高了挤压效率，可扩大等通道转角挤压技术在实际中的应用范围，提高其推广速度，可广泛应用于材料的热成型领域。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明的一种高效自加热等通道转角挤压模具的结构示意图。

图2是根据本发明的外模具、中间模具和通道模具的结构示意图；

图3是根据本发明的右外模具、中间模具、通道模具和试样的结构示意图；

图4是根据本发明的挤压推动机构的结构示意图；和

图5是根据本发明的顶杆座与顶杆柱的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明的一种高效多试样自加热等通道转角挤压模具主要由外模具1、通道模具2、挤压推动机构3、中间模具4、夹紧支架5、夹紧螺栓6、电加热管7、温度传感器8、固定轴销9、顶杆架固定螺钉11、顶杆固定螺钉12和试样10。

如图1所示，外模1和中间模具4用于固定安装通道模具2并且为挤压推动机构3提供导轨以及用于安装电加热管7和温度传感器8。通道模具2用以放置试样，为等通道转角挤压提供具有一定转角的通道，夹紧支架4和夹紧螺栓5用于将外模与内模夹紧，挤压推动机构3用以推动试样沿中间模具2的通道移动，完成等通道转角挤压。

外模具1由两部分组成，具体地，如图2所示，外模具1由左外模具1(1)和右外模具1(2)组成，左外模具1(1)、右外模具1(2)与中间模具4之间固定安装有通道模具2，外模具1和中间模具4通过夹紧支架5和夹紧螺栓6夹紧固定。如图3所示，模具内可同时安装具有90度和120度通道转角的通道模具，通道模具由通达大模具2(1)和通道小模具2(2)组成。通道大模具2(1)和通道小模具2(2)通过固定轴销9固定在外模具1和中间模具4之间，通道大模具2(1)与通道小模具2(2)之间存在一定的间隔，形成具有一定转角的通道，通道内放置挤压试样9。

挤压推动机构3由顶杆座3(1)、顶杆架3(2)、顶杆柱3(3)组成，具体地，如图4所示，顶杆座两表面均加工有沉头孔，顶杆架3(2)上端加工有两个圆柱凸台，凸台中心加工出具有一定深度的螺纹孔，顶杆架3(2)上端圆柱凸台与顶杆座3(1)下表面沉头孔相配合，由顶杆架固定螺钉11通过顶杆座3(1)上表面沉头孔将顶杆座3(1)与顶杆架3(2)连接固定。如图5所示，顶杆座3(3)上端加工有一个圆柱凸台，凸台中心加工出具有一定深度的螺纹孔，顶杆座3(3)上端圆柱凸台与顶杆座3(1)下表面中心沉头孔相配合，由顶杆柱固定螺钉12通过顶杆座3(1)上表面中心沉头孔将顶杆座3(1)与顶杆架3(2)连接固定。

在进行等通道转角挤压时，将挤压推动机构3放入由左外模1(1)、右外模1(2)和中间模具4上凹槽所组成的4个方孔中，挤压推动机构上两个顶杆架3(2)内侧面与通道模具2接触，从而形成一个四面封闭的空间，限定了试样10的自由度，顶杆柱3(3)底端面与试样10上表面接触，待加热到预定温度时，在顶杆柱挤压力的作用下，使试样10沿通道模具2的通道移动。

本发明所述的一种高效多试样自加热等通道转角挤压模具，首次将模具设计成对称式结构，结构紧凑，在挤压过程中可同时按需挤压1-4根试样，并在一次挤压过程中同时提供多种不同转角角度的通道模具，具备加热、保温和温度检测调节的功能，实现了易损件替换和装配拆卸简单方便的目标，有效提高了模具的使用效率，具有较大的推广应用价值。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种高效多试样自加热等通道转角挤压模具，其特征在于，包括:

具有专门用来安装通道模具和挤压推动机构的外模具和中间模具，所述外模具由左外模具和右外模具组成，左外模具、中间模具和右外模具采用模具夹紧机构固定在一起，所述外模具和所述中间模具之间安装通道模具；外模具和中间模具可安装固定加热装置与温度检测设备。

用于安装试样和提供挤压通道的通道模具，所述通道模具安装在左外模具、中间模具和右外模具之间，且安装完毕后通道大模具与通道小模具之间存在一定的距离间隔，作为挤压时试样的转角通道；

挤压推动机构，所述挤压推动机构用以推动试样在通道大模具与通道小模具之间的间隔内移动，完成等通道转角挤压。

模具夹紧机构，所述模具夹紧机构用以固定和夹紧模具整体，将夹紧支架放置在模具上，两侧螺纹孔与左右外模外侧盲孔对齐，并用螺栓拧紧，实现了模具整体的固定夹紧。

2.根据权利要求1所述的一种多试样自加热等通道转角挤压模具，其特征在于，外模具和中间模具侧面加工有通孔和盲孔专门用来安装电加热管等加热装置和温度传感器等温度检测装置，在等通道转角挤压过程中，可直接利用模具自身的加热装置和温度检测装置对模具和试样进行指定温度、指定时间的加热与保温，并可根据挤压工艺要求对加热温度与保温时间进行实时调节与控制，实现了挤压试样与模具在挤压过程中可共同加热的功能，满足了不同试样材料对加热温度与保温时间不同的要求，避免了模具与试样在挤压时需额外配备加热设备的现象，并解决了采用额外加热设备导致的挤压过程中温度不可调及热量损失的难题，既降低了工艺成本，又显著提高了挤压效率与挤压精度。

3.根据权利要求1所述的一种高效多试样自加热等通道转角挤压模具，其特征在于，首次将模具设计成对称式结构，结构紧凑，模具中的通道模具、外模具与中间模具分体设计，通道模具安装、拆卸及更换方便，模具具有4个挤压通道，挤压过程中可按需同时挤压1-4根试样，并且可同时在一次挤压过程中提供多种不同转角角度的通道模具以满足不同挤压试样对挤压角度不同的要求，实现了多种转角角度试样的同时挤压，极大的提高了挤压效率。

4.根据权利要求1所述的一种高效多试样自加热等通道转角挤压模具，其特征在于，顶杆架和顶杆柱顶部分别加工有圆柱凸台和螺纹孔与顶杆座上沉头孔相配合并由螺钉连接固定，有效避免顶杆架在挤压过程中由于试样墩粗或塑性流动导致的顶杆架顶部连接螺钉松动和损坏的发生，并具备拆卸方便、便于替换的特点。模具的夹紧和固定功能通过模具夹紧支架和夹紧螺栓配合来实现，从外部对模具进行夹紧，操作方便，且避免了为夹紧模具而在模具内部加工螺栓孔导致模具强度显著降低这一现象的发生。