CN109127752B - 一种钼及钼合金的热挤压装置及其热挤压方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钼及钼合金的热挤压装置，包括挤压模具，挤压模具内开有挤压通道，所挤压通道的中部收缩；挤压模具外套接有保温预热装置；还包括有立式液压机和一对翻转挤压装置，翻转挤压装置用于翻转和横向挤压挤压模具，立式液压机用于纵向挤压和加热挤压通道中的钼或钼合金。本发明还公开了一种钼及钼合金的热挤压方法，包括预热挤压模具、合模预热、挤压成型和重复挤压成型2‑5次的步骤。本发明的热挤压装置，能够三相不均匀挤压钼及钼合金，得到大体积均匀的细晶化钼及钼合金；本发明的热挤压方法，能够得到钼及钼合金成品材料组织均匀，细化程度均匀。

Description

一种钼及钼合金的热挤压装置及其热挤压方法
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种钼及钼合金的热挤压装置，本发明还涉及一种钼及钼合金的热挤压方法。
背景技术
工业钼合金在宇航、电子、原子能、轻工、化工、冶金和玻璃的等工业部门都得到了广泛的应用。在工业上，传统制取钼及钼合金钉坯通常采用熔铸法和压型、烧结法、粉末冶金法。其中，熔铸法包括电弧、电子束、和真空壳式熔铸法。随着难熔金属作为结构材料在特殊技术部门的应用，对材料的纯净度要求越来越高，就必须以真空电子束或电弧熔炼法提纯并制取大的铸造坯料，塑性加工成大型锻件、棒材、线材、型材、管材、板材及其他半成品。
在钼及钼合金的熔炼-加工这一工艺路线上，挤压加工是一个关键工序。本世纪初，随着国内工业的发展，特别是国防工业的发展，已迫切需要采用熔炼法制备钼及钼合金结构件。但在熔炼中会产生粗晶结构，对于钼及钼合金粗晶组织产生裂纹的倾向性大大地增强，因为随着晶粒尺寸增大，晶界总面积减小，晶界单位面积上杂质浓度提高，晶间键合减弱，在锻造、轧制等压力加工时，很容易产生裂纹，甚至大面积开裂，致使加工无法进行。
钼及钼合金经熔炼后一般必须采用热挤压的方式开坯。所谓热挤压，就是将加热到一定温度的铸锭在强烈的三向不均匀压缩力的作用下，从热挤压模的模口中流出或流入狭小的模腔中，从而获得所需的热挤压件的一种压力加工方法。
现有技术中，有采用往复挤压来提高钼及钼合金的热挤压效果，制备大体积均匀细晶材料，但由于单向挤压力容易使材料在较大的挤压力下弯曲失稳，再加上加热和保温等措施不到位，容易造成材料组织不均匀，细化程度不理想，并且还具有设备体积大，占地面积大，成本较高的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种钼及钼合金的热挤压装置，能够三相不均匀挤压钼及钼合金，提高成品的机械性能。
本发明的另一种目的是提供一种钼及钼合金的热挤压方法，能够得到材料组织均匀，细化程度均匀的材料。
本发明采用的第一种技术方案是,一种钼及钼合金的热挤压装置，包括挤压模具，挤压模具内开有贯通挤压模具的挤压通道，挤压通道的中部收缩；挤压模具外套接有保温预热装置；
还包括有立式液压机和至少一对翻转挤压装置，翻转挤压装置用于翻转和横向挤压挤压模具，每对翻转挤压装置中的两个翻转挤压装置相对设置；立式液压机用于纵向挤压和加热挤压通道中的钼或钼合金。
本发明采用的第一种技术方案的特点还在于：
挤压模具由两个相同的半模具扣合而成，挤压通道包括两个半通道，一个半通道位于一个半模具上，另一个半通道位于另一个半模具上。
保温预热装置包括外壳，外壳内壁上固接有加热丝层，外壳内填充有保温填料层。
每个所述翻转挤压装置均包括一个卧式千斤顶，卧式千斤顶的伸缩端通过阻尼连接器连接有叉形连接件，叉形连接件的叉端固接有挤压侧板，叉形连接件的另一端与卧式千斤顶的伸缩端连接；挤压侧板与叉形连接件固接的表面上还固接有伺服电机，挤压侧板上垂直连接有旋转轴，旋转轴与保温预热装置垂直，旋转轴横穿挤压侧板，旋转轴靠近伺服电机的一端与伺服电机的输出端连接，旋转轴的另一端通过分压连接件与保温预热装置的外侧壁固接。
分压连接件包括有呈弧形的分压圆盘，分压圆盘的两端与保温预热装置的外侧壁固接，分压圆盘的外壁与旋转轴的另一端固接，分压圆盘的外壁上还垂直固接有两个夹弧板，两个夹弧板分别位于旋转轴的两侧，且两个夹弧板均通过螺栓与旋转轴固接。
立式液压机包括底座，底座上固接有液压泵和液压管路，液压管路的一端与液压泵的出口端连接，液压管路的另一端连接有液压缸，液压缸上连接有液压杆，液压杆的底部固接有石墨烯加热器；
底座上表面上嵌有定位台，定位台上也固接有石墨烯加热器，液压杆上的石墨烯加热器位于定位台上的石墨烯加热器的正上方；挤压模具位于底座上，且挤压通道位于两个石墨烯加热器间。
两个石墨烯加热器均包括高强垫块，每个高强垫块的形状均与挤压通道的横截面相同，且每个高强垫块的外径与挤压通道较大的内径大小相等，每个高强垫块的一个表面上均固接有石墨烯片，每个高强垫块上配设有导线，每根导线的一端均与该高强垫块上的石墨烯片连接，导线的另一端与高频脉冲电源相连；一个高强垫块的另一个表面与液压杆的底部连接，另一个高强垫块的另一个表面与定位台连接。
本发明采用的另一种技术方案是，一种钼及钼合金的热挤压方法，具体按照下述步骤进行：
步骤1，预热挤压模具
向保温预热装置中的加热丝层通电，将挤压模具进行预热；
步骤2，合模预热
将挤压通道表面涂抹玻璃性润滑剂，然后将钼或钼合金铸锭放入挤压通道的上部，然后将挤压模具放置在底座上，使得挤压通道位于两个石墨烯加热器间，然后将液压杆下降至液压杆底部的石墨烯加热器与钼或钼合金铸锭顶端相接触，向液压杆底部的石墨烯加热器通高频脉冲电加热钼或钼合金，再向位台上的石墨烯加热器通高频脉冲电；
步骤3，挤压成型
液压缸向液压杆施加压力，将钼或钼合金铸锭向下挤压，同时每个翻转挤压装置均向挤压模具施加横向压力，至钼或钼合金铸锭从挤压通道的上部挤压至挤压通道的下部，钼或钼合金铸锭与定位台上的石墨烯加热器相接触，钼或钼合金铸锭与定位台上的石墨烯加热器接触10s-30s后，液压杆抽离挤压模具外；每个翻转挤压装置施加横向压力卸压，翻转挤压装置将挤压模具翻转；
步骤4，将步骤3重复2-5次即可得到成品。
本发明采用的另一种技术方案的特点还在于：
步骤1中，将挤压模具进行预热时，预热的温度为400℃-500℃；步骤2中加热钼或钼合金时，向液压杆底部的石墨烯加热器通频率为 2000HZ-3000HZ的高频脉冲电加热钼或钼合金，至其温度升至 1100℃-1300℃。
步骤3.2中，每个翻转挤压装置均向挤压模具施加的横向压力为8t-10t，液压杆向下挤压钼或钼合金铸锭的压力为100t-300t。
本发明的有益效果是：
本发明一种钼及钼合金的热挤压装置，能够三相不均匀挤压钼及钼合金，得到大体积均匀的细晶化钼及钼合金；
本发明一种钼及钼合金的热挤压装置，设备轻巧、占地面积小、易于组装，能够有效细化钼及钼合金的晶粒，并且提高钼及钼合金成品的机械性能；
本发明一种钼及钼合金的热挤压方法，能够得到钼及钼合金成品材料组织均匀，细化程度均匀。
附图说明
图1是本发明一种钼及钼合金的热挤压装置的主视图；
图2是本发明一种钼及钼合金的热挤压装置的左视图；
图3是本发明一种钼及钼合金的热挤压装置中石墨烯加热器的结构示意图。
图中，1.挤压模具，2.挤压通道，3.保温预热装置，3-1.外壳，4.翻转挤压装置，4-1.挤压侧板，4-2.旋转轴，4-3.伺服电机，4-4.卧式千斤顶， 4-5.阻尼连接器，4-6.叉形连接件，4-7.分压圆盘，4-8.夹弧板，4-9.分压连接件，5.立式液压机，5-1.底座，5-2液压泵，5-3.液压管路，5-4.液压缸，5-5. 液压杆，5-6.定位台，5-7.高强垫块，5-8.石墨烯片,6.轨道，7.电源模块组，8. 控制箱。
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。
一种钼及钼合金的热挤压装置，如图1和图2所示，包括立式液压机5，立式液压机,5包括底座5-1，底座5-1上固接有液压泵5-2和液压管路5-3，液压管路5-3的一端与液压泵5-2的出口端连接，液压管路5-3的另一端连通连接有液压缸5-4，液压缸5-4上连接有液压杆5-5，液压杆5-5的底部固接有石墨烯加热器；
底座5-1上表面上嵌有定位台5-6，定位台5-6上的上表面上也固接有石墨烯加热器，且液压杆5-5上的石墨烯加热器位于定位台5-6上的石墨烯加热器的正上方；如图3所示，两个石墨烯加热器均包括高强垫块5-7，每个高强垫块5-7的形状均与挤压通道2的横截面相同，且每个高强垫块5-7的外径与挤压通道2较大的内径大小相等；一个高强垫块5-7的另一个表面与液压杆5-5的底部连接，另一个高强垫块5-7的另一个表面与定位台5-6连接；底座5-1上表面上还开有两条平行的轨道6，两条轨道分别位于定位台 5-6的两侧；
如图1和图2所示，底座5-1上表面上放置有挤压模具1，且挤压模具 1位于定位台5-6的正上方；挤压模具1由两个相同的半模具扣合而成，挤压模具1内开有贯通挤压模具1的挤压通道2，挤压通道2包括两个半通道，一个半通道位于一个半模具上，另一个半通道位于另一个半模具上，挤压通道2的中部收缩，且挤压通道2位于两个石墨烯加热器间；挤压模具1外套接有保温预热装置3，保温预热装置3包括外壳3-1，外壳3-1内壁上固接有加热丝层，外壳3-1内填充有保温填料层；
底座5-1上表面上放置有两个相对设置的翻转挤压装置4，每个翻转挤压装置4都包括均包括一个卧式千斤顶4-4，卧式千斤顶4-4的伸缩端通过阻尼连接器4-5连接有叉形连接件4-6，叉形连接件4-6的叉端固接有挤压侧板4-1，叉形连接件4-6的另一端与卧式千斤顶4-4的伸缩端连接；两个挤压侧板4-1分别位于两个轨道6处，挤压侧板4-1与叉形连接件4-6固接的表面上还固接有伺服电机4-3，挤压侧板4-1上垂直连接有旋转轴4-2，旋转轴4-2与保温预热装置3垂直，旋转轴4-2横穿挤压侧板4-1，旋转轴4-2靠近伺服电机4-3的一端与伺服电机4-3的输出端连接，旋转轴4-2的另一端通过分压连接件4-9与保温预热装置3的外侧壁固接；
其中分压连接件4-9包括有呈弧形的分压圆盘4-7，分压圆盘4-7的两端与保温预热装置3的外侧壁固接，分压圆盘4-7的外壁与旋转轴4-2的另一端固接，分压圆盘4-7的外壁上还垂直固接有两个夹弧板4-8，两个夹弧板 4-8分别位于旋转轴4-2的两侧，且两个夹弧板4-8均通过螺栓与旋转轴4-2 固接；
底座5-1的内部设置有电源模块组7和控制箱8，其中电源模块组包括直流变压电源和高频脉冲电源，直流变压电源与伺服电机4-3、卧式千斤顶 4-4和液压泵5-2均电连接，高频脉冲电源与连个石墨加热器的石墨烯片5-8 电连接。控制箱与伺服电机4-3、卧式千斤顶4-4、液压泵5-2和石墨烯片5-8 均电连接，用于控制伺服电机4-3进行旋转，卧式千斤顶4-4水平方向的进给量，液压泵5-2的下压力和石墨烯片5-8的通断电。
一种钼及钼合金的热挤压方法，具体按照下述步骤进行：
步骤1，预热挤压模具1
将保温预热装置3中的加热丝层与直流变压电源接通，将挤压模具1加热至400℃；
步骤2，合模预热
将保温预热装置3与挤压模具1分离，将挤压模具1打开，向挤压通道2表面涂抹玻璃性润滑剂，然后将钼或钼合金铸锭放入挤压通道2的上部，再将挤压模具1扣合；
将保温预热装置3套装在扣合后的挤压模具1外，然后将挤压模具1放在底座5-1上，使得挤压模具1位于定位台5-6的正上方，挤压通道2位于两个石墨烯加热器间；
将每个翻转挤压装置4与保温预热装置3的外壁相固接，然后将液压杆 5-5下降至液压杆5-5底部的石墨烯加热器与钼或钼合金铸锭顶端相接触的高度后，液压杆5-5底部的石墨烯加热器与高频脉冲电源接通，调节高频脉冲电源的频率值2000HZ，加热至钼或钼合金铸锭的温度上升至1100℃后，将定位台5-6上的石墨烯加热器与高频脉冲电源接通；
步骤3，挤压成型
液压缸5-4向液压杆5-5施加压力，液压杆5-5以100t的压力和1mm/s 速度向下挤压钼或钼合金铸锭，同时每个同时卧式电动千斤顶4-4向挤压模具施加8t的横向压力；至钼或钼合金铸锭与与定位台5-6上的石墨烯加热器相接触，钼或钼合金铸锭与定位台5-6上的石墨烯加热器接触10s-30s后液压杆5-5抽离挤压模具1外，然后每个翻转挤压装置4的卧式电动千斤顶4-4 卸压，每个翻转挤压装置4中的伺服电机4-3旋转，使得挤压模具1进行180度翻转；
步骤4，将步骤3重复2-5次，将挤压模具1取出打开，取出挤压完成后的钼或钼合金铸锭即为成品。
本发明一种钼及钼合金的热挤压装置中，翻转挤压装置4中的伺服电机 4-3通过将挤压模具1进行180度旋转对模具进行上下翻转，能够使得挤压模具1的钼或钼合金铸锭实现往复立式挤压，避免了反复拆卸模具进行挤压的繁琐工序，节约了生产时间和生产成本；多个卧式电动千斤顶4-4能够对挤压模具1进行横向加压，双向加压的度和手段能够使得热挤压后的钼或钼合金铸锭晶粒细化充分，拥有更高的韧性，并且机械性能也大幅度提高；分压连接件4-9能够是得施加在保温预热装置3外壁上的横向压力粒度均匀，从而使得钼及钼合金注定的横向受力均匀；阻尼连接器4-5可以使卧式千斤顶4-4横向施加的压力在传递到挤压模具1上时，横向压力可以过渡式的作用于钼及钼合金铸锭上，防止突然的横向压力，使得钼及钼合金铸锭在纵向挤压的过程中因受力不均，从而导致组织晶相细化程度不一；
保温预热装置能够对挤压模具1进行预热，还可在挤压模具1中的钼或钼合金铸锭进行热挤压的过程中，对其进行保温，降低铸锭挤压缺陷；
液压杆5-5的下部和定位台5-6的上表面设有石墨烯加热器，石墨烯加热器通过与高频脉冲电源相连，利用石墨烯的高导电和导热性能，能够对钼或钼合金铸进行短时加热达到适合热挤压的温度，配合保温预热装置的保温功效，保证铸锭在恒温下完成热挤压过程，可有效预防铸锭端头因温度不均而导致的端头翻裂缺陷的问题。
本发明一种钼及钼合金的热挤压装置，能够三相不均匀挤压钼及钼合金，得到大体积均匀的细晶化钼及钼合金；设备轻巧、占地面积小、易于组装，能够有效细化钼及钼合金的晶粒，并且提高钼及钼合金成品的机械性能；本发明一种钼及钼合金的热挤压方法，能够得到钼及钼合金成品材料组织均匀，细化程度均匀。

Claims (7)

1.一种钼及钼合金的热挤压装置，其特征在于，包括挤压模具(1)，所述挤压模具(1)内开有贯通挤压模具(1)的挤压通道(2)，所述挤压通道(2)的中部收缩；所述挤压模具(1)外套接有保温预热装置(3)；
还包括有立式液压机(5)和至少一对翻转挤压装置(4)，所述翻转挤压装置(4)用于翻转和横向挤压挤压模具(1)，每对翻转挤压装置(4)中的两个翻转挤压装置(4)相对设置；所述立式液压机(5)用于纵向挤压和加热挤压通道(2)中的钼或钼合金；
每个所述翻转挤压装置(4)均包括一个卧式千斤顶(4-4)，所述卧式千斤顶(4-4)的伸缩端通过阻尼连接器(4-5)连接有叉形连接件(4-6)，所述叉形连接件(4-6)的叉端固接有挤压侧板(4-1)，所述叉形连接件(4-6)的另一端与卧式千斤顶(4-4)的伸缩端连接；所述挤压侧板(4-1)与叉形连接件(4-6)固接的表面上还固接有伺服电机(4-3)，所述挤压侧板(4-1)上垂直连接有旋转轴(4-2)，所述旋转轴(4-2)与保温预热装置(3)垂直，所述旋转轴(4-2)横穿挤压侧板(4-1)，所述旋转轴(4-2)靠近伺服电机(4-3)的一端与伺服电机(4-3)的输出端连接，所述旋转轴(4-2)的另一端通过分压连接件(4-9)与保温预热装置(3)的外侧壁固接；
所述立式液压机(5)包括底座(5-1)，所述底座(5-1)上固接有液压泵(5-2)和液压管路(5-3)，所述液压管路(5-3)的一端与液压泵(5-2)的出口端连接，所述液压管路(5-3)的另一端连接有液压缸(5-4)，所述液压缸(5-4)上连接有液压杆(5-5)，所述液压杆(5-5)的底部固接有石墨烯加热器；
所述底座(5-1)上表面上嵌有定位台(5-6)，所述定位台(5-6)上也固接有石墨烯加热器，所述液压杆(5-5)上的石墨烯加热器位于定位台(5-6)上的石墨烯加热器的正上方；所述挤压模具(1)位于底座(5-1)上，且所述挤压通道(2)位于两个石墨烯加热器间；
两个所述石墨烯加热器均包括高强垫块(5-7)，每个高强垫块(5-7)的形状均与挤压通道(2)的横截面相同，且每个所述高强垫块(5-7)的外径与挤压通道(2)较大的内径大小相等，每个所述高强垫块(5-7)的一个表面上均固接有石墨烯片(5-8)，每个所述高强垫块(5-7)上配设有导线，每根所述导线的一端均与该高强垫块(5-7)上的石墨烯片(5-8)连接，所述导线的另一端与高频脉冲电源相连；一个所述高强垫块(5-7)的另一个表面与液压杆(5-5)的底部连接，另一个所述高强垫块(5-7)的另一个表面与定位台(5-6)连接。
2.根据权利要求1所述的一种钼及钼合金的热挤压装置，其特征在于，所述挤压模具(1)由两个相同的半模具扣合而成，所述挤压通道(2)包括两个半通道，一个所述半通道位于一个半模具上，另一个所述半通道位于另一个半模具上。
3.根据权利要求1所述的一种钼及钼合金的热挤压装置，其特征在于，所述保温预热装置(3)包括外壳(3-1)，所述外壳(3-1)内壁上固接有加热丝层，所述外壳(3-1)内填充有保温填料层。
4.根据权利要求1所述的一种钼及钼合金的热挤压装置，其特征在于，所述分压连接件(4-9)包括有呈弧形的分压圆盘(4-7)，所述分压圆盘(4-7)的两端与保温预热装置(3)的外侧壁固接，所述分压圆盘(4-7)的外壁与旋转轴(4-2)的另一端固接，所述分压圆盘(4-7)的外壁上还垂直固接有两个夹弧板(4-8)，两个所述夹弧板(4-8)分别位于旋转轴(4-2)的两侧，且两个所述夹弧板(4-8)均通过螺栓与旋转轴(4-2)固接。
5.一种钼及钼合金的热挤压方法，其特征在于，具体按照下述步骤进行：
步骤1，预热挤压模具(1)
向保温预热装置(3)中的加热丝层通电，将挤压模具(1)进行预热；
步骤2，合模预热
将挤压通道(2)表面涂抹玻璃性润滑剂，然后将钼或钼合金铸锭放入挤压通道(2)的上部，然后将挤压模具(1)放置在底座(5-1)上，使得挤压通道(2)位于两个石墨烯加热器间，然后将液压杆(5-5)下降至液压杆(5-5)底部的石墨烯加热器与钼或钼合金铸锭顶端相接触，向液压杆(5-5)底部的石墨烯加热器通高频脉冲电加热钼或钼合金，再向定位台(5-6)上的石墨烯加热器通高频脉冲电；
步骤3，挤压成型
液压缸(5-4)向液压杆(5-5)施加压力，将钼或钼合金铸锭向下挤压，同时每个翻转挤压装置(4)均向挤压模具(1)施加横向压力，至钼或钼合金铸锭从挤压通道(2)的上部挤压至挤压通道(2)的下部，钼或钼合金铸锭与定位台(5-6)上的石墨烯加热器相接触，钼或钼合金铸锭与定位台(5-6)上的石墨烯加热器接触10s-30s后，液压杆(5-5)抽离挤压模具(1)外；每个翻转挤压装置(4)施加横向压力卸压，翻转挤压装置(4)将挤压模具(1)翻转；
步骤4，将步骤3重复2-5次即可得到成品。
6.根据权利要求5所述的一种钼及钼合金的热挤压方法，其特征在于，所述步骤1中，将挤压模具(1)进行预热时，预热的温度为400℃-500℃；所述步骤2中加热钼或钼合金时，向液压杆(5-5)底部的石墨烯加热器通频率为2000HZ-3000HZ的高频脉冲电加热钼或钼合金，至其温度升至1100℃-1300℃。
7.根据权利要求5所述的一种钼及钼合金的热挤压方法，其特征在于，所述步骤3中，每个翻转挤压装置(4)均向挤压模具(1)施加的横向压力为8t-10t，液压杆(5-5)向下挤压钼或钼合金铸锭的压力为100t-300t。
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