CN108188191A - 一种非对称挤压装置及其挤压方法 - Google Patents

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蒋斌
王庆航
徐军
柴炎福
黄光胜
宋江凤
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Abstract

本发明公开了一种非对称挤压装置及其挤压方法，包括套筒、挤压模块和推杆，所述套筒端部轴向设置有挤压出口，所述挤压模块设有与挤压出口配合的非对称挤压通道，所述推杆设置于挤压模块的非对称挤压通道内且与非对称挤压通道内侧壁贴合；该装置能够实现不同角度的非对称挤压，结构简单，便于维护和保养。

Description

一种非对称挤压装置及其挤压方法
技术领域
本发明属于材料形成装置领域，涉及一种非对称挤压装置；还涉及一种利用非对称挤压装置的挤压方法。
背景技术
近几年，大量的塑性变形技术层出不穷，用于获得织构强度较弱以及织构随机化合金板材、棒材，例如，等通道转角挤压、异步轧制、非对称挤压等。这些塑性成形技术的共同之处在于在变形的过程中能够有效的增加剪切应变，进而来改变组织，细化晶粒，弱化织构。虽然这些工艺有利于提高合金的成形性能，但是仍然存在着一些不足之处。等通道挤压技术的价格昂贵，另外需要制造特殊的等通道模具，并且在很大程度上只适合于生产较大尺寸的合金块体，对于更加实用的合金薄板却是较为困难。对于异步轧制而言，操作相对复杂，并且产品的尺寸精度不高、成品表面质量差，有大量的氧化层存在。因此，开发出一种有效的而且简单方便的塑性成形技术成为拓展合金板材应用范围的关键因素，相对于传统的挤压工艺，非对称挤压工艺具有成品板材的力学性能优异的优点。但是，目前非对称挤压设备较大，零部件复杂，不好保养和维护，并且其主要用于工业化生产，若只用于简单挤压实验，则实验成本较高。因此，需要开发一种新型的非对称挤压装置。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种非对称挤压装置，其能够实现不同角度的非对称挤压，结构简单，便于维护和保养；本发明的目的之二在于提供利用所述非对称挤压装置挤压合金的方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1、一种非对称挤压装置，包括套筒、挤压模块和推杆，所述套筒端部轴向设置有挤压出口，所述挤压模块设有与挤压出口配合的非对称挤压通道，所述推杆设置于挤压模块的非对称挤压通道内且与非对称挤压通道内侧壁贴合。
优选的，所述非对称挤压通道包括楔形段和具有固定高度的推杆段，所述楔形段的上内表面一端与推杆段连接，另一端延伸至挤压模块的端部与挤出口的上内壁衔接；所述楔形段的下内表面一端与推杆段连接，另一端延伸至挤压模块的端部与挤出口的下内壁衔接，所述上内表面和下内表面之间的距离沿挤出方向逐渐减小。
优选的，所述下内表面平行于挤出方向，上内表面相对于挤出方向倾斜。
优选的，所述上内表面相对于挤出方向的倾斜度为30°、45°或60°。
优选的，所述非对称挤压通道可拆卸连接于套筒内。
优选的，所述套筒与挤压模块螺纹连接或通过平键固定连接。
优选的，所述挤压模块远离挤出口的一端设有向挤压模块外侧延伸的安装支耳，所述安装支耳上设有安装过孔，所述套筒和挤压模块通过安装过孔螺栓连接。
优选的，还包括用于固定套筒的底座。
2、利用所述非对称挤压装置挤压合金的方法，具体方法如下：取出推杆，将挤压材料以坯料、粉末或压块的形式装填到挤压模块中，然后驱动推杆使挤压材料进入套筒的挤出口，获得非对称挤压合金。
本发明的有益效果在于：本发明的一种非对称挤压装置，通过在套筒内设置挤压模块，在挤压模块内设置非对称挤压通道，实现了对挤压材料的非对称挤出，且增加了挤压模块的工作稳定性。并且结构简单，便于操作，能够用于简单的挤压实验，降低了实验成本；可以采用透明材质的有机玻璃，保证了挤压装置具有一定强度，同时能够有效观察挤压过程中挤压材料组织结构的变化。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1是本发明实施例1的截面图；
图2是本发明实施例1挤压模块与套筒连接的剖视图；
图3是本发明实施例1的挤压模块的结构示意图；
图4是图3的后视图；
图5是本发明实施例2的截面图；
图6是本发明实施例3的截面图；
图7是本发明实施例4的截面图；
图8是本发明实施例5的截面图；
图中，1—套筒，11—上内壁，12—下内壁，2—挤压模块，21—楔形段，211—上内表面，212—下内表面，213—左内表面，214—右内表面，22—推杆段，3—推杆，4—平键，5—安装支耳，6—螺栓，7—第一底座，8—第二底座，9—卡箍。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1
非对称挤压装置，见图1至图4，包括套筒1、挤压模块2和推杆3；所述套筒1端部轴向设有挤出口；所述套筒1与挤压模块2螺纹连接，挤压模块2内设有与挤出口对应配合的非对称挤压通道；推杆3置于非对称挤压通道内，与非对称挤压通道内侧壁贴合，推杆3手动驱动或电动驱动。
本实施例中挤出口截面为矩形，包括平行于挤出方向的下内壁12和与该下内壁12相对的上内壁11；所述非对称挤压通道包括楔形段21和且具有固定高度的推杆段22；所述楔形段由上内表面211、下内表面212、左内表面213和右内表面214围成，所述上内表面211一端与推杆段22连接，另一端延伸至挤压模块2的端部与挤出口的上内壁11衔接，所述下内表面212一端与推杆段22连接，另一端延伸至挤压模块2的端部与挤出口的下内壁12衔接，左内表面213和右内表面214相对设置且平行于挤出方向，所述上内表面211和下内表面212之间的距离沿挤出方向逐渐减小。所述下内表面212平行于挤出方向，上内表面211相对于挤出方向倾斜。优选的，所述上内表面211相对于挤出方向的倾斜度为30°、45°或60°，根据不同挤压需求进行选择。
本实施例中，楔形部21的上内表面211和下内表面212能够限定挤出材料的板表面，下内表面212平行于挤出方向，上内表面211相对于挤出方向倾斜，即上内表面211和下内表面212相对于挤出材料的板表面为非对称的，以便在挤出材料中有效地引起剪切应变。楔形部21的左内表面213和右内表面213能够限定挤出材料的侧表面，如果挤出材料为板形状，则左内表面213和右内表面214对挤出材料的织构影响不大，这样左内表面213和右内表面214平行对称于挤出方向设置。
具体挤压时，首先取出推杆3，将挤压材料以坯料、粉末或压块的形式装填到挤压模块2中，再手动或电动驱动推杆3以推动且挤压材料进入套筒1的挤出口中，实现对挤压材料的非对称挤压。由于挤压模块2置于套筒1内，保证了其在挤压过程的稳定性，且能够通过更换不同倾斜度的挤压模块2实现不同挤压角度的挤压实验，成本低廉，操作便捷，通用性强。
实施例2
本实施例非对称挤压装置结构如图5，其中套筒1与挤压模块2通过平键4固定连接，其余结构与实施例1的布置方式相同。采用平键连接便于套筒1和挤压模块2的拆卸和安装，成本低，根据挤压需求的不同能够快速更换挤压模块2。
实施例3
本实施例非对称挤压装置结构如图6，其中挤压模块2远离挤出口的一端设有向挤压模块2外侧延伸的安装支耳5，所述安装支耳5上设有安装过孔，所述套筒1和挤压模块2通过安装过孔采用螺栓6连接，其余结构与实施例1的布置方式相同。
实施例4
本实施例非对称挤压装置结构如图7，其中套筒1垂向固定于第一底座7上，所述第一底座7上设有与挤出口对应的过孔，其余结构与实施例1的布置方式相同。采用底座与套筒端部固定连接，增加套筒的工作稳定性。
实施例5
本实施例非对称挤压装置结构如图8，其中套筒1通过三个卡箍9横向压紧固定于第二底座8上，所述第二底座8上设有与套筒1对应配合的凹槽，其余结构与实施例1的布置方式相同。增加套筒的工作稳定性。
实施例6
本实施例中，套筒1和挤压模块2的材质为有机玻璃，其余结构与实施例1的布置方式相同。在保证挤压装置具有一定强度的同时，采用有机玻璃能够有效观察挤压过程中挤压材料组织结构的变化，便于实验研究。
以实施例1的非对称挤压装置对AZ31镁合金进行挤压，挤压后检测AZ31镁合板材的屈服强度、抗拉强度和延伸率，同时以普通挤压作为对照，结果如表1所示。
表1、非对称挤压装置对AZ31镁合金力学性能的影响
结果显示，使用非对称挤压装置挤压AZ31板材后，屈服强度，抗拉强度和延伸率均显著提高。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种非对称挤压装置，其特征在于：包括套筒、挤压模块和推杆，所述套筒端部轴向设置有挤压出口，所述挤压模块设有与挤压出口配合的非对称挤压通道，所述推杆设置于挤压模块的非对称挤压通道内且与非对称挤压通道内侧壁贴合。
2.根据权利要求1所述非对称挤压装置，其特征在于：所述非对称挤压通道包括楔形段和具有固定高度的推杆段，所述楔形段的上内表面一端与推杆段连接，另一端延伸至挤压模块的端部与挤出口的上内壁衔接；所述楔形段的下内表面一端与推杆段连接，另一端延伸至挤压模块的端部与挤出口的下内壁衔接，所述上内表面和下内表面之间的距离沿挤出方向逐渐减小。
3.根据权利要求2所述非对称挤压装置，其特征在于：所述下内表面平行于挤出方向，上内表面相对于挤出方向倾斜。
4.根据权利要求3所述非对称挤压装置，其特征在于：所述上内表面相对于挤出方向的倾斜度为30°、45°或60°。
5.根据权利要求1所述非对称挤压装置，其特征在于：所述非对称挤压通道可拆卸连接于套筒内。
6.根据权利要求1所述非对称挤压装置，其特征在于：所述套筒与挤压模块螺纹连接或通过平键固定连接。
7.根据权利要求1所述非对称挤压装置，其特征在于：所述挤压模块远离挤出口的一端设有向挤压模块外侧延伸的安装支耳，所述安装支耳上设有安装过孔，所述套筒和挤压模块通过安装过孔螺栓连接。
8.根据权利要求1～7任一项所述非对称挤压装置，其特征在于：还包括用于固定套筒的底座。
9.利用权利要求1～7任一项所述非对称挤压装置挤压合金的方法，其特征在于：具体方法如下：取出推杆，将挤压材料以坯料、粉末或压块的形式装填到挤压模块中，然后驱动推杆使挤压材料进入套筒的挤出口，获得非对称挤压合金。
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