CN107309381B - 一种材料挤压模具及其成形方法 - Google Patents

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Abstract

一种材料挤压模具及其成形方法，包括冲模和型模组成，冲模为一圆柱体，型模为一中空的圆柱体，中空部分为成形型腔，成形型腔由挤入段、挤压段和挤出段组成，挤入段与挤出段为一圆柱体通道，挤压段为一两侧带有圆弧凸起的圆柱体通道，挤入段下端连接挤压段两侧圆弧凸起，挤出段上端连接挤压段两侧圆弧凸起相接，材料在模具型腔的挤压段处，能够受到两侧不同时的镦粗和挤压变形，由于变形部位的存在一个时序落差，致使两个变形部位之间的材料还受到一个剪切变形，有利于材料组织的改善和材料性能的提高，具有变形效果好，速度快，效率高的优点，该发明具有成形方法简单，操作简便等优点，有利于提高材料的生产效率。

Description

一种材料挤压模具及其成形方法
技术领域
本发明属于材料挤压技术领域，涉及一种新型镦粗和挤压相结合的复合成形方法，具体涉及一种材料挤压模具及其成形方法。
背景技术
挤压和镦粗是金属材料塑性成形两种基本成形方法，两种成形方式都能够有效地细化材料组织，改善材料的综合性能。但在实际操作中，镦粗和挤压相结合的变形方式并不多见，将镦粗和挤压结合可更大程度上提高了材料成形的效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种材料挤压模具及其成形方法，以解决目前细晶材料制备方法中存在的工序复杂、可操作性不强及成形效率低的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种材料挤压模具，包括冲模和型模组成，冲模为一圆柱体，型模为一中空的圆柱体，中空部分为成形型腔，成形型腔由挤入段、挤压段和挤出段组成，挤入段与挤出段为一圆柱体通道，挤压段为一两侧带有圆弧凸起的圆柱体通道，挤入段下端连接挤压段两侧圆弧凸起，挤出段上端连接挤压段两侧圆弧凸起相接。
所述的挤压段两侧的圆弧长轴为a，短轴为b椭圆的一段，两圆弧所在的椭圆的中心点距离为L，其中0.5≤b/a<1。
所述的冲模的圆形横截面直径为D，长度为12L～～15L，挤入段的圆形横截面直径为D，长度为10L；挤出段的圆形横截面直径为D1，长度为3L；其中，D1<D，D1<a。
一种材料挤压成形方法，包括以下步骤：
步骤一，准备：清洁材料挤压模具的型模的成形型腔，在第一预成形材料外表面和材料挤压模具的型模的成形型腔上涂抹挤压润滑剂；
步骤二，装配：将第一预成形材料放置于材料挤压模具的型模的成形型腔的挤入段中，第一预成形材料的下端面与挤压段的上端面相接触，第一预成形材料的上端面为挤压端面，冲模的一端连接到挤压装置的装夹固定端，另一端为挤压工作端，与第一预成形材料的挤压端面相接触；
步骤三，挤压成形：开启挤压装置，冲模以1～10mm/s的挤压速度挤压第一预成形材料，当冲模的挤压工作端面与材料挤压模具的挤入段的下端面重合时，关闭挤压装置，停止冲模的挤压运行；
步骤四，挤出成形：再开启挤压装置，冲模以10～20mm/s的速度提升，当冲模完全从材料挤压模具的型模的成形型腔出来时，将第二预变形材料放置于材料挤压模具的型模的成形型腔的挤入段中，开启挤压装置，冲模以1～10mm/s的挤压速度挤压第二预变形材料，当冲模的挤压端面与材料挤压模具的挤入段的下端面重合时，关闭挤压装置，停止冲模的挤压运行，第二预变形材料会将第一预变形材料挤出材料挤压模具的型模的成形型腔，第一预变形材料依次经过挤压模具的挤入段、挤压段、挤出段的变形，完成第一预成形材料的挤压变形；
步骤五，成形收尾：开启挤压装置，冲模以10～20mm/s的速度提升，冲模完全从材料挤压模具的型模的成形型腔出来。
所述预成形材料为圆柱棒材，圆柱棒材的直径为D，预成形材料的长度为5L～8L。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明采用的棒型材料挤压成形的技术方案，可实现材料的镦挤压相结合的复合成形方式。材料在模具型腔的挤压段处，能够受到两侧不同时的镦粗和挤压变形，由于变形部位的存在一个时序落差，致使两个变形部位之间的材料还受到一个剪切变形。因此，材料受到三向压应力、镦挤和剪切变形三个同时作用力下，获得比传统单纯挤压成形更大的变形程度，有利于材料组织的改善和材料性能的提高，具有变形效果好，速度快，效率高的优点，该发明具有成形方法简单，操作简便等优点，有利于提高材料的生产效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的仰视图；
图3为本发明的成形型腔的局部放大图；
图4为本发明在挤压成形中填充情况的示意图。
其中，1为冲模；2为型模；3为挤入段；4为挤压段；5为挤出段。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
实施例：
预成形材料为圆柱棒材，圆柱棒材的直径为10mm，预成形材料的长度为70mm。
图1～3示出了材料挤压模具的结构，由冲模1和型模2组成，成形型腔位于型模2中，由挤入段1、挤压段4和挤出段5组成；
冲模1为一圆柱体，圆形横截面的直径为10mm，冲模1的长度为120 mm；
型模2为一中空的圆柱体，中空部分为成形型腔；
成形型腔的挤入段1为一圆柱体通道，横截面为圆形，圆形的直径为10mm，挤入段1的长度为100 mm；
成形型腔的挤压段4为一带有两圆弧凸起的通道，两圆弧分别位于挤压段4的两侧，圆弧均为长轴为12mm，短轴为8mm椭圆的一段，两圆弧所在的椭圆的中心点距离为L，挤入段1和挤出段5分别与挤压段4的两圆弧凸起相接；
成形型腔的挤出段5为一圆柱体通道，横截面为圆形，圆形的直径为8mm，挤出段5的长度为30mm；
本发明采用上述材料挤压模具的成形方法步骤为：
步骤一，准备：清洁材料挤压模具的型模2的成形型腔，在第一预成形材料外表面和材料挤压模具的型模2的成形型腔上涂抹挤压润滑剂；
步骤二，装配：将第一预成形材料放置于材料挤压模具的型模2的成形型腔的挤入段1中，第一预成形材料的下端面与挤压段4的上端面相接触，第一预成形材料的上端面为挤压端面，冲模1的一端连接到挤压装置的装夹固定端，另一端为挤压工作端，与第一预成形材料的挤压端面相接触；
步骤三，挤压成形：开启挤压装置，冲模1以8mm/s的挤压速度挤压第一预成形材料，当冲模1的挤压工作端面与材料挤压模具的挤入段1的下端面重合时，关闭挤压装置，停止冲模1的挤压运行；
步骤四，挤出成形：再开启挤压装置，冲模1以15mm/s的速度提升，当冲模1完全从材料挤压模具的型模2的成形型腔出来时，将第二预变形材料放置于材料挤压模具的型模2的成形型腔的挤入段1中，开启挤压装置，冲模1以8mm/s的挤压速度挤压第二预变形材料，当冲模1的挤压端面与材料挤压模具的挤入段1的下端面重合时，关闭挤压装置，停止冲模1的挤压运行，第二预变形材料会将第一预变形材料挤出材料挤压模具的型模2的成形型腔，第一预变形材料依次经过挤压模具的挤入段1、挤压段4、挤出段5的变形，完成第一预成形材料的挤压变形；
步骤五，成形收尾：开启挤压装置，冲模1以15mm/s的速度提升，冲模1完全从材料挤压模具的型模2的成形型腔出来。
有上述方法可见，可实现材料的镦粗和挤压相结合的复合成形，具有变形效果好，速度快，效率高的优点，可满足材料科学工程中科研和生产的需求。通过更改模具的形状和尺寸，具体实施方式不变，满足不同棒型材料的成形要求。

Claims (2)

1.一种材料挤压模具，包括冲模（1）和型模（2）组成，其特征在于，冲模（1）为一圆柱体，冲模（1）的圆形横截面直径为D，长度为12L～15L，型模（2）为一中空的圆柱体，中空部分为成形型腔，成形型腔由挤入段（3）、挤压段（4）和挤出段（5）组成，挤入段（3）与挤出段（5）为一圆柱体通道，挤压段（4）为一两侧带有圆弧凸起的圆柱体通道，挤压段（4）两侧是 圆弧长轴为a，短轴为b的 椭圆的一段，两圆弧所在的椭圆的中心点距离为L，其中0.5≤b/a<1；挤入段（3）下端连接挤压段（4）两侧圆弧凸起，挤入段（3）的圆形横截面直径为D，长度为10L；挤入段（1）和挤出段（5）分别与挤压段（4）的两圆弧凸起相接,挤出段（5）的圆形横截面直径为D1，长度为3L；其中，D1<D，D1<a；
挤压段（4）处能够受到两侧不同时的镦粗和挤压变形，由于变形部位存在一个时序落差，致使两个变形部位之间的材料还受到一个剪切变形。
2.一种采用权利要求1所述的材料挤压模具的材料挤压成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，准备：清洁材料挤压模具的型模的成形型腔，在第一预成形材料外表面和材料挤压模具的型模的成形型腔上涂抹挤压润滑剂；
步骤二，装配：将第一预成形材料放置于材料挤压模具的型模的成形型腔的挤入段中，预成形材料为圆柱棒材，圆柱棒材的直径为D，预成形材料的长度为5L～8L，第一预成形材料的下端面与挤压段的上端面相接触，第一预成形材料的上端面为挤压端面，冲模的一端连接到挤压装置的装夹固定端，另一端为挤压工作端，与第一预成形材料的挤压端面相接触；
步骤三，挤压成形：开启挤压装置，冲模以1～10mm/s的挤压速度挤压第一预成形材料，当冲模的挤压工作端面与材料挤压模具的挤入段的下端面重合时，关闭挤压装置，停止冲模的挤压运行；
步骤四，挤出成形：再开启挤压装置，冲模以10～20mm/s的速度提升，当冲模完全从材料挤压模具的型模的成形型腔出来时，将第二预变形材料放置于材料挤压模具的型模的成形型腔的挤入段中，开启挤压装置，冲模以1～10mm/s的挤压速度挤压第二预变形材料，当冲模的挤压端面与材料挤压模具的挤入段的下端面重合时，关闭挤压装置，停止冲模的挤压运行，第二预变形材料会将第一预变形材料挤出材料挤压模具的型模的成形型腔，第一预变形材料依次经过挤压模具的挤入段、挤压段、挤出段的变形，完成第一预成形材料的挤压变形，受到三向压应力、镦挤和剪切变形三个同时作用力下，获得更大的变形程度，提高材料组织的改善和材料性能；
步骤五，成形收尾：开启挤压装置，冲模以10～20mm/s的速度提升，冲模完全从材料挤压模具的型模的成形型腔出来，可实现材料的镦粗和挤压相结合的复合成形。
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