CN107649527A - 一种用于提高制品性能的卧式转模挤压成形装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于提高制品性能的卧式转模挤压成形装置，它涉及一种提高挤压型材性能的卧式转模挤压成形装置，属于金属塑性成形工艺技术领域。它包括卧式挤压机和转模装置，所述转模装置设置于前横梁上，转模装置由伺服马达、传动机构、转动模套、模具、模座、第一止推轴承、第二止推轴承、第三止推轴承和锁紧端盖构成，所述卧式挤压机、活动平台、挤压筒支架、前横梁和四根涨力柱水平安装在机架的上表面上；所述活动平台、挤压筒支架和前横梁沿机架的长度方向依次并列设置，所述挤压筒支架位于活动平台和前横梁之间。挤压过程中采用转模装置，由于模具的转动作用，挤压制品成形时的变形区产生剧烈的剪切变形，有利于获得强塑性变形，从而达到细化晶粒。

Description

一种用于提高制品性能的卧式转模挤压成形装置
技术领域
本发明涉及一种提高挤压型材性能的卧式转模挤压成形装置，属于金属塑性成形工艺技术领域。
背景技术
挤压是塑性成形中较为常见的一种成形方法，是金属塑性加工领域制备棒材及管材的主要成形工艺。对于铝合金、镁合金等一些轻质材料，其原始的力学性能并不是很理想，其经一定的塑性成形后可以改善其力学性能。挤压工艺在获得金属棒材、管材等挤压制品的同时，也是改善其力学性能的一种主要塑性成形方法。随着航空、航天及武器装备的轻量化发展要求，对铝合金、镁合金等轻质材料的性能指标也提出了更高的要求。
细晶强化是提高材料力学性能的有效方法之一，强塑性变形方法通过强烈的剪切变形，可以细化晶粒，获得超细晶材料，从而提高材料的力学性能。
目前，较为常见的强塑性变形方法有：多向锻造、等通道挤压、高压扭转和累积叠轧等。
等通道挤压的基本原理是在模具上设置一条截面尺寸相同但方向和角度不同的通道，试样被压入这条等径道之后产生纯剪切变形，使试样获得很大的累积变形量，从而达到细化晶粒、提高性能的目的；高压扭转可以获得比等通道挤压更细的超细晶材料，其工艺原理是通过旋转的上下模对中间的片状试样施加很大的载荷，使片状试样产生强烈的扭转剪切变形。
等通道挤压由于受挤压模具限制，挤压制品通常长度较短；而高压扭转只能制备小块的片状试样，难以实现规模工业生产。工业生产中由于挤压制品长度较长，挤压工艺通常是在卧式挤压机上完成。因此开发传统卧式挤压机上的强塑性变形工艺和成形装置具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了解决传统卧式挤压机上挤压制备棒材和管材等制品时，挤压制品材料力学性能不能满足要求的问题，进而提供一种用于提高制品性能的卧式转模挤压成形装置。
一种用于提高制品性能的卧式转模挤压成形装置，它包括卧式挤压机和转模装置，所述转模装置设置于前横梁上，转模装置由伺服马达、传动机构、转动模套、模具、模座、第一止推轴承、第二止推轴承、第三止推轴承和锁紧端盖构成，所述卧式挤压机、活动平台、挤压筒支架、前横梁和四根涨力柱水平安装在机架的上表面上；所述活动平台、挤压筒支架和前横梁沿机架的长度方向依次并列设置，所述挤压筒支架位于活动平台和前横梁之间；四根涨力柱上穿设有活动平台，挤压杆安装于活动平台上，所述卧式挤压机的主油缸与活动平台相连接，挤压筒支架内设置挤压筒和加热装置。
所述活动平台在四根涨力柱上滑动。
所述传动机构为齿轮传动或链轮传动。
转动模套的转动过程通过位于转动模套上的第一止推轴承、转动模套与前横梁中间部的第二止推轴承以及锁紧端盖与前横梁中间部的第三止推轴承实现。
挤压筒内装有坯料。
所述坯料为镁合金或铝合金。
转动模套设置于前横梁上，通过伺服马达，传动机构以及第一止推轴承、第二止推轴承和第三止推轴承实现转动。
模具设置于转动模套内，通过键连接固定于转动模套内。
工作过程如下：启动加热装置，将挤压筒内的坯料进行加热到300℃至500℃，此时挤压杆固定于卧式挤压机的活动平台上；启动伺服马达，通过传动机构驱动转动模套转动，转动模套内的模具随之转动；卧式挤压机主油缸驱动活动平台向前进给，固定于活动平台上的挤压杆向前运动，坯料在挤压杆作用下被压入模具内；坯料受到挤压杆的挤压作用及模具转动产生的剪切作用，从模具的模口挤出成形，实现了制备细晶材料制品。
本发明的核心结构是转模装置，最主要的就是转动模套。转动模套设置于前横梁与挤压筒中间部，通过止推轴承与前横梁和挤压筒接触，在伺服电机通过传动机构的驱动作用下，转动模套实现转动。
挤压杆、挤压筒、模具以及转动模套的材料、性能要求，可以根据处理的材料的特性进行选择和设计。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
1、挤压过程中采用转模装置，由于模具的转动作用，挤压制品成形时的变形区产生剧烈的剪切变形，有利于获得强塑性变形，从而达到细化晶粒，提高挤压制品力学性能的目的；
2、由于成形过程中变形区材料产生剪切变形，在轴向正应变和剪切应变的共同作用下，导致在发生相同大小的变形量时，变形所需的轴向变形应力减小，从而降低了成形载荷，这对于节能、环保、经济有重要意义；
3、由于转模装置是安装在卧式挤压机上工作，所制备挤压制品长度可以很长，以满足工业生产需求。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是实验一制备的AZ80镁合金制品的金相组织形貌图；
图3是未启动转模装置(即略去第四步，转动速度0rad/s)时挤压制品的的金相组织形貌图。
具体实施方式
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。
具体实施方式一：本实施方式一种用于提高制品性能的卧式转模挤压成形装置，它包括卧式挤压机1和转模装置20，所述转模装置20设置于前横梁19上，转模装置20由伺服马达11、传动机构10、转动模套7、模具16、模座17、第一止推轴承6、第二止推轴承8、第三止推轴承18和锁紧端盖9构成，所述卧式挤压机1、活动平台2、挤压筒支架14、前横梁19和四根涨力柱13水平安装在机架12的上表面上；所述活动平台2、挤压筒支架14和前横梁19沿机架12的长度方向依次并列设置，所述挤压筒支架14位于活动平台2和前横梁19之间；四根涨力柱13上穿设有活动平台2，挤压杆3安装于活动平台2上，所述卧式挤压机1的主油缸与活动平台2相连接，挤压筒支架14内设置挤压筒4和加热装置5。
工作过程如下：启动加热装置，将挤压筒内的坯料进行加热到300℃至500℃，此时挤压杆固定于卧式挤压机的活动平台上；启动伺服马达，通过传动机构驱动转动模套转动，转动模套内的模具随之转动；卧式挤压机主油缸驱动活动平台向前进给，固定于活动平台上的挤压杆向前运动，坯料在挤压杆作用下被压入模具内；坯料受到挤压杆的挤压作用及模具转动产出的剪切作用，从模具的模口挤出成形，实现了制备细晶材料制品。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述活动平台2在四根涨力柱13上滑动。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同的是所述传动机构10为齿轮传动或链轮传动。其它与具体实施方式一或二之一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是转动模套7的转动过程通过位于转动模套7上的第一止推轴承6、转动模套7与前横梁19中间部的第二止推轴承8以及锁紧端盖9与前横梁19中间部的第三止推轴承18实现。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是挤压筒4内装有坯料15。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是所述坯料15为镁合金或铝合金。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是转动模套7设置于前横梁19上，通过伺服马达11，传动机构10以及第一止推轴承6、第二止推轴承8和第三止推轴承18实现转动。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是模具16设置于转动模套7内，通过键连接固定于转动模套7内。其它与具体实施方式一至七之一相同。
采用下述实验验证本发明效果：
结合图1，采用本发明一种用于提高制品性能的卧式转模挤压成形装置制备AZ80镁合金材料步骤如下：
第一步安装好转模装置20；
第二步开启挤压筒4加热装置5，将挤压筒4温度加热到400℃；
第三步将AZ80镁合金坯料15放入挤压筒4，400℃保温10分钟；
第四步启动伺服马达11，驱动转模装置20转动，转动速度为0.5rad/s；
第五步启动卧式挤压机1，挤压速度为50mm/s。
图2为转动速度为0.5rad/s时挤压制品的金相组织，所制备材料的平均晶粒尺寸为15μm左右，抗拉强度为280MPa；图3为未启动转模装置(即略去第四步，转动速度0rad/s)时挤压制品的的金相组织，所制备材料的平均晶粒尺寸为25μm左右，抗拉强度为230MPa。通过该转模装置所制备的AZ80镁合金材料较传统挤压工艺相比晶粒细化了40％，材料的抗拉强度提高了21.7％。

Claims (8)

1.一种用于提高制品性能的卧式转模挤压成形装置，其特征在于：它包括卧式挤压机(1)和转模装置(20)，所述转模装置(20)设置于前横梁(19)上，转模装置(20)由伺服马达(11)、传动机构(10)、转动模套(7)、模具(16)、模座(17)、第一止推轴承(6)、第二止推轴承(8)、第三止推轴承(18)和锁紧端盖(9)构成，所述卧式挤压机(1)、活动平台(2)、挤压筒支架(14)、前横梁(19)和四根涨力柱(13)水平安装在机架(12)的上表面上；所述活动平台(2)、挤压筒支架(14)和前横梁(19)沿机架(12)的长度方向依次并列设置，所述挤压筒支架(14)位于活动平台(2)和前横梁(19)之间；四根涨力柱(13)上穿设有活动平台(2)，挤压杆(3)安装于活动平台(2)上，所述卧式挤压机(1)的主油缸与活动平台(2)相连接，挤压筒支架(14)内设置挤压筒(4)和加热装置(5)。
2.根据权利要求1所述的一种用于提高制品性能的卧式转模挤压成形装置，其特征在于：所述活动平台(2)在四根涨力柱(13)上滑动。
3.根据权利要求2所述的一种用于提高制品性能的卧式转模挤压成形装置，其特征在于：所述传动机构(10)为齿轮传动或链轮传动。
4.根据权利要求1所述的一种用于提高制品性能的卧式转模挤压成形装置，其特征在于：转动模套(7)的转动过程通过位于转动模套(7)上的第一止推轴承(6)、转动模套(7)与前横梁(19)中间部的第二止推轴承(8)以及锁紧端盖(9)与前横梁(19)中间部的第三止推轴承(18)实现。
5.根据权利要求1所述的一种用于提高制品性能的卧式转模挤压成形装置，其特征在于：挤压筒(4)内装有坯料(15)。
6.根据权利要求5所述的一种用于提高制品性能的卧式转模挤压成形装置，其特征在于：所述坯料(15)为镁合金或铝合金。
7.根据权利要求1所述的一种用于提高制品性能的卧式转模挤压成形装置，其特征在于：转动模套(7)设置于前横梁(19)上，通过伺服马达(11)，传动机构(10)以及第一止推轴承(6)、第二止推轴承(8)和第三止推轴承(18)实现转动。
8.根据权利要求1所述的一种用于提高制品性能的卧式转模挤压成形装置，其特征在于：模具(16)设置于转动模套(7)内，通过键连接固定于转动模套(7)内。
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