CN113020309B - 一种挤压速率、挤压温度和挤压比可连续变化的梯度热挤压装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挤压速率、挤压温度和挤压比可连续变化的梯度热挤压装置，包括底座、挤压箱、定位架、挤压组件、进料盖板、动力组件、调节组件、加热组件和计算机控制系统；底座顶部固定安装有挤压箱，一侧设置有动力组件，挤压箱侧部安装有进料盖板，另一侧安装有计算机控制系统和定位架，内部安装有加热组件，定位架之间设置有挤压组件，挤压组件一侧四周安装有调节组件；该发明在使用时，通过计算机控制系统可分别调节动力组件的运动速度、加热组件的加热方式和加热温度、调节组件的组合形式和移动速度，从而分别实现挤压速率、挤压温度、挤压比三个挤压参数的连续变化，一次性得到其中一个或几个参数连续变化的挤压试样，提高实验效率。

Description

一种挤压速率、挤压温度和挤压比可连续变化的梯度热挤压 装置

技术领域

本发明属于实验设备技术领域，具体为一种挤压速率、挤压温度和挤压比可连续变化的梯度热挤压装置。

背景技术

热挤压是常用的金属材料加工方法，可作为材料加工过程的中间工序或最终工序，在钢铁、铝合金、镁合金等金属材料的棒材、型材、线材等产品中经常使用；热挤压过程是在挤压装置中进行的，挤压产品的质量直接取决于挤压过程中挤压装置参数的选择，主要的挤压参数包括挤压速率、挤压温度和挤压比。只有在特定的挤压参数组合范围内才能得到理想的挤压效果。

但现有的热挤压实验装置在使用时只能在固定的挤压参数或有限的挤压参数范围内进行挤压，为了寻找合适的挤压参数，需要在不同的挤压速率、挤压温度、挤压比等参数下进行多次实验，从而大大降低了实验效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种挤压速率、挤压温度和挤压比可连续变化的梯度热挤压装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种挤压速率、挤压温度和挤压比可连续变化的梯度热挤压装置，包括底座、挤压箱、定位架、挤压组件、进料盖板、动力组件、调节组件、加热组件和计算机控制系统，所述底座的顶部端面中央固定安装有挤压箱，所述挤压箱的端面两侧均固定安装有定位架，且定位架之间设置有挤压组件，所述挤压组件的一侧四周均安装有调节组件，所述挤压箱的侧部端面一侧固定安装有进料盖板，挤压箱的内部安装有加热组件，所述底座的一侧设置有动力组件，且动力组件与挤压组件连接，所述底座的另一侧设置有计算机控制系统，且计算机控制系统与动力组件、调节组件和加热组件电性连接；

所述挤压组件包括挤压模座、挤压腔、防刮隔板、出料口和隔热板，所述挤压模座插接安装在挤压箱的内部，所述挤压模座的内侧安装有防刮隔板，所述防刮隔板的内侧开设有挤压腔，且挤压腔体内部形状为矩形，所述挤压模座的外壁四周均固定安装有隔热板，且隔热板与挤压箱的内壁贴合连接，所述挤压腔的一侧开设有出料口，且出料口的一端穿过挤压模座位于四个调节组件之间。

作为本发明再进一步的方案：所述定位架的两侧端面均插接安装有紧固螺柱，所述挤压模座的顶部位于定位架的内侧，且紧固螺柱的一端穿过定位架与挤压模座的外壁贴合连接。

作为本发明再进一步的方案：所述挤压模座的端面顶部开设有进料口，所述进料口的顶部穿过挤压箱与进料盖板连通，且进料口的底部穿过隔热板、电热板和防刮隔板与挤压腔连通。

作为本发明再进一步的方案：所述动力组件包括支架、挤压液压缸、液压推杆和挤压座，所述支架通过螺钉固定安装在底座的一侧，所述支架的顶部端面固定安装有挤压液压缸，所述挤压液压缸的一侧插接安装有液压推杆，且液压推杆的一端插接安装在挤压腔，所述液压推杆的一端固定安装有挤压座，且挤压座的外壁与防刮隔板的内壁贴合连接，所述挤压液压缸与计算机控制系统电性连接。

作为本发明再进一步的方案：所述液压缸的运动速度为1～100cm/s，可实现的挤压速率为1～100cm/s。

作为本发明再进一步的方案：所述调节组件包括横梁导轨、横梁架、电动伸缩杆、贴合垫板和导向块，所述横梁导轨通过焊接固定安装在挤压模座的端面另一侧，横梁架安装在横梁导轨上，所述横梁架的中央固定安装有电动伸缩杆，且计算机控制系统与电动伸缩杆电性连接，所述电动伸缩杆的一端固定安装有贴合垫板，所述横梁架和电动伸缩杆分别与计算机控制系统之间电性相连。

作为本发明再进一步的方案：所述贴合垫板的端面一侧开设有四个螺孔，且导向块通过螺钉固定安装在螺孔的外侧，所述导向块可根据需要进行更换，且导向块之间可相互配合形成封闭空间，所述导向块(75)可根据需要进行更换，从而通过运动方式的调整实现挤压样品横截面形状的变化。

作为本发明再进一步的方案：所述挤压样品的截面尺寸为4～200cm²，挤压比为1～50。

作为本发明再进一步的方案：四个所述调节组件之间的夹角为90°。

作为本发明再进一步的方案：所述加热组件包括样品台、电热板、电阻丝和热电偶，所述挤压腔内侧安装有电热板，所述挤压腔位于出料口一侧内部安装有样品台和电阻丝，所述电阻丝距离出料口越远绕线圈数越少，所述样品台的外侧固定安装有若干个热电偶，所述电热板、电阻丝和热电偶与计算机控制系统电性相连。

作为本发明再进一步的方案：所述挤压样品的温度为300～1200℃。

本发的有益效果是：在使用时，通过计算机控制系统能够控制动力组件的运动速度，实现对挤压速率的控制和连续变化；通过挤压组件内部的电热板或者电阻丝能够对金属坯料进行等温或者温度梯度加热，温度数据能够实时传输至计算机控制系统，且加热方式和加热温度能够通过计算机控制系统进行控制，从而实现对挤压温度的控制和连续变化；通过计算机控制系统能够控制调节组件的运动形式，从而实时调节挤压模具的形状和尺寸，控制金属坯料的截面尺寸和形状，实现对挤压比的控制和连续变化；可将不同形状的导向块安装在调节组件中，满足不同场合对挤压截面形状的需求；通过以上对挤压速率、挤压温度和挤压比一种或多种挤压参数的控制，可便捷高效地一次制备具有不同挤压参数的挤压样品，满足实验需求。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的第二整体结构示意图；

图3是本发明的第三整体结构示意图；

图4是本发明的主视剖切结构示意图；

图5是本发明的侧视结构示意图；

图中：1、底座；2、挤压箱；3、定位架；4、挤压组件；5、进料盖板；6、动力组件；7、调节组件；8、加热组件；9、计算机控制系统；；41、挤压模座；42、挤压腔；43、进料口；44、防刮隔板；45、出料口；46、隔热板；61、支架；62、挤压液压缸；63、液压推杆；64、挤压座；71、横梁导轨；72、横梁架；73、电动伸缩杆；74、贴合垫板；75、导向块；81、样品台；82、电热板；83、电阻丝；84、热电偶。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种挤压速率、挤压温度和挤压比可连续变化的梯度热挤压装置，包括底座1、挤压箱2、定位架3、挤压组件4、进料盖板5、动力组件6、调节组件7、加热组件8和计算机控制系统9，底座1的顶部端面中央固定安装有挤压箱2，挤压箱2的端面两侧均固定安装有定位架3，且定位架3之间设置有挤压组件4，挤压组件4的一侧四周均安装有调节组件7，挤压箱2的侧部端面一侧固定安装有进料盖板5，底座1的一侧设置有动力组件6，且动力组件6与挤压组件4连接，底座1的另一侧设置有计算机控制系统9，且计算机控制系统9与动力组件6、调节组件7和加热组件8电性连接；挤压组件4包括挤压模座41、挤压腔42、防刮隔板44、出料口45和隔热板46，挤压模座41插接安装在挤压箱2的内部，挤压模座41的内侧安装有防刮隔板44，防刮隔板44的内侧开设有挤压腔42，且挤压腔42体内部形状为圆筒形，挤压模座41的外壁四周均固定安装有隔热板46，且隔热板46与挤压箱2的内壁贴合连接，挤压腔42的一侧开设有出料口45，且出料口45的一端穿过挤压模座41位于四个调节组件7之间；

定位架3的两侧端面均插接安装有紧固螺柱，挤压模座41的顶部位于定位架3的内侧，且紧固螺柱的一端穿过定位架3与挤压模座41的外壁贴合连接，挤压模座41通过定位架3安装在挤压箱2的内部,能够提高挤压模座41的连接紧固性；

挤压模座41的端面顶部开设有进料口43，进料口43的顶部穿过挤压箱2与进料盖板5连通，且进料口43的底部穿过隔热板46、电热板82和防刮隔板44与挤压腔42连通，将进料盖板5打开后，将金属坯料通过进料口43放置在挤压腔42的内部，将进料盖板5闭合,方便放置金属坯料；

动力组件6包括支架61、挤压液压缸62、液压推杆63和挤压座64，支架61通过螺钉固定安装在底座1的一侧，支架61的顶部端面固定安装有挤压液压缸62，挤压液压缸62的一侧插接安装有液压推杆63，且液压推杆63的一端插接安装在挤压腔42，液压推杆63的一端固定安装有挤压座64，且挤压座64的外壁与防刮隔板44的内壁贴合连接，在计算机控制系统9的控制下，支架61顶部的挤压液压缸62工作，挤压液压缸62使得液压推杆63推动挤压座64，挤压座64在挤压腔42的内部移动，在移动的过程中，挤压座64推动金属坯料在防刮隔板44之间滑动；

调节组件7包括横梁导轨71、横梁架72、电动伸缩杆73、贴合垫板74和导向块75，横梁导轨71通过焊接固定安装在挤压模座41的端面另一侧，横梁架72安装在横梁导轨71上，横梁架72的中央固定安装有电动伸缩杆73，且计算机控制系统9与电动伸缩杆73电性连接，电动伸缩杆73的一端固定安装有贴合垫板74；贴合垫板74的端面一侧开设有四个螺孔，且导向块75通过螺钉固定安装在螺孔的外侧，导向块75可根据需要进行更换，且导向块75之间可相互配合形成封闭空间，横梁架72和电动伸缩杆73分别与计算机控制系统之间电性相连；四个调节组件7之间的夹角为90°；通过横梁导轨71对横梁架72进行支撑，使得横梁架72内部安装的电动伸缩杆73工作，电动伸缩杆73推动贴合垫板74，使得贴合垫板74推动导向块75对从出料口45内挤出的金属坯料进行挤压处理；在计算机控制系统9的控制下，横梁架72和电动伸缩杆73可分别在平行和垂直于横梁导轨71的方向运动，并且可以相互配合形成不同的运动形式；可将不同形状的导向块75安装在贴合垫板74上，从而能够满足不同挤压方式的实验需求；

加热组件8包括样品台81、电热板82、电阻丝83和热电偶84，挤压腔内侧安装有电热板82，挤压腔42位于出料口45一侧内部安装有样品台81和电阻丝83，电阻丝83距离出料口45越远绕线圈数越少，样品台81的外侧固定安装有若干个热电偶84；可通过计算机控制系统9分别启动电热板82或电阻丝83加热；启动电热板82加热方式，可保证金属坯料不同位置相同的挤压温度；启动电阻丝83加热方式，电阻丝83绕线圈数从左到右逐渐变大，从而实现金属坯料不同位置的挤压温度变化，然后将样品台81每隔一段距离布置热电偶84，以测量样品不同位置的温度，热电偶84数据可传送至计算机控制系统9，并进行实时控制和实时记录。

工作原理：将需要加工的金属坯料放置在挤压箱2上样品台81的内部，动力组件6能够推动金属坯料运动并进行挤压，通过计算机控制系统9能够控制动力组件6的运动速度，从而控制挤压速度；通过加热系统8对金属坯料进行加热，通过计算机控制系统9能够调节加热系统8的加热方式和加热温度，从而控制挤压温度；通过调节组件7对金属坯料进行挤压，通过计算机控制系统9能够控制组件7的运动方式从而控制模具尺寸和形状，从而控制挤压比；将进料盖板5打开后，将金属坯料通过进料口43放置在挤压腔42的内部，将进料盖板5闭合，挤压模座41通过定位架3安装在挤压箱2的内部，在计算机控制系统9的控制下，启动挤压模座41内部的电热板82或者电阻丝83工作，电热板82工作时，能够将防刮隔板44进行加热，使得挤压腔42内部升温，从而使得金属坯料均匀受热，电阻丝83工作时，可直接对金属坯料进行加热，电阻丝83的绕线圈数从左到右逐渐变大，从而实现金属坯料不同位置的温度变化，样品不同位置的温度可通过热电偶84进行测量并将实时数据传送至计算机控制系统9；加热完成后，在计算机控制系统的控制下，支架61顶部的挤压液压缸62工作，挤压液压缸62使得液压推杆63推动挤压座64，挤压座64在挤压腔42的内部移动，在移动的过程中，挤压座64推动金属坯料在样品台上滑动，当金属坯料移动到挤压腔42的一端时，高温金属坯料在挤压座64的挤压作用下，能够通过出料口45排出挤压模座41，并进入调节组件7中导向块75组成的模具进行变形；在变形过程中，计算机控制系统9可以控制横梁架72和电动伸缩杆73进行运动，通过二者运动形式的组合，导向块75之间可形成不同截面尺寸的封闭空间，对金属坯料进行挤压变形处理，通过横梁导轨71对横梁架72进行支撑，使得横梁架72一侧安装的电动伸缩杆73工作，电动伸缩杆73推动贴合垫板74，使得贴合垫板74推动导向块75对从出料口45内挤出的金属坯料进行挤压处理；可将不同形状的导向块75安装在贴合垫板74上，从而满足不同场合对模具尺寸的不同要求。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排它性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种挤压速率、挤压温度和挤压比可连续变化的梯度热挤压装置，其特征在于：包括底座(1)、挤压箱(2)、定位架(3)、挤压组件(4)、进料盖板(5)、动力组件(6)、调节组件(7)、加热组件(8)和计算机控制系统(9)，所述底座(1)的顶部端面中央固定安装有挤压箱(2)，所述挤压箱(2)的端面两侧均固定安装有定位架(3) ，且定位架(3)之间设置有挤压组件(4)，所述挤压组件(4)的一侧四周均安装有调节组件(7)，所述挤压箱(2)的侧部端面一侧固定安装有进料盖板(5)，所述底座(1)的一侧设置有动力组件(6)，且动力组件(6)与挤压组件(4)连接，所述底座(1)的另一侧设置有计算机控制系统(9)，且计算机控制系统(9)与动力组件(6)、调节组件(7)和加热组件(8)电性连接；

所述挤压组件(4)包括挤压模座(41)、挤压腔(42)、防刮隔板(44)、出料口(45)和隔热板(46)，所述挤压模座(41)插接安装在挤压箱(2)的内部，所述挤压模座(41)的内侧安装有防刮隔板(44)，所述防刮隔板(44)的内侧开设有挤压腔(42)，且挤压腔(42)体内部形状为矩形，所述挤压模座(41)的外壁四周均固定安装有隔热板(46)，且隔热板(46)与挤压箱(2)的内壁贴合连接，所述挤压腔(42)的一侧开设有出料口(45)，且出料口(45)的一端穿过挤压模座(41)位于四个调节组件(7)之间；

所述调节组件(7)包括横梁导轨(71)、横梁架(72)、电动伸缩杆(73)、贴合垫板(74)和导向块(75)，所述横梁导轨(71)通过焊接固定安装在挤压模座(41)的端面另一侧，横梁架(72)安装在横梁导轨(71)上，所述横梁架(72)的中央固定安装有电动伸缩杆(73)，所述电动伸缩杆(73)的一端固定安装有贴合垫板(74)，所述横梁架(72)和电动伸缩杆(73)分别与计算机控制系统(9)之间电性相连；所述贴合垫板(74)的端面一侧开设有四个螺孔，且导向块(75)通过螺钉固定安装在螺孔的外侧，且导向块(75)之间可相互配合形成封闭空间，所述导向块(75)可根据需要进行更换，从而通过运动方式的调整实现挤压样品横截面形状的变化；

所述加热组件(8)包括样品台(81)、电热板(82)、电阻丝(83)和热电偶(84)，所述挤压腔内侧安装有电热板(82)，所述挤压腔(42)位于出料口(45)一侧内部安装有样品台(81)和电阻丝(83)，所述电阻丝(83)距离出料口(45)越远绕线圈数越少，所述样品台(81)的外侧固定安装有若干个热电偶(84) ，所述电热板(82)、电阻丝(83)和热电偶(84)与计算机控制系统(9)电性相连。

2.根据权利要求1所述的一种挤压速率、挤压温度和挤压比可连续变化的梯度热挤压装置，其特征在于：所述定位架(3)的两侧端面均插接安装有紧固螺柱，所述挤压模座(41)的顶部位于定位架(3)的内侧，且紧固螺柱的一端穿过定位架(3)与挤压模座(41)的外壁贴合连接。

3.根据权利要求1所述的一种挤压速率、挤压温度和挤压比可连续变化的梯度热挤压装置，其特征在于：所述挤压模座(41)的端面顶部开设有进料口(43)，所述进料口(43)的顶部穿过挤压箱(2)与进料盖板(5)连通，且进料口(43)的底部穿过隔热板(46)、电热板(82)和防刮隔板(44)与挤压腔(42)连通。

4.根据权利要求1所述的一种挤压速率、挤压温度和挤压比可连续变化的梯度热挤压装置，其特征在于：所述动力组件(6)包括支架(61)、挤压液压缸(62)、液压推杆(63)和挤压座(64)，所述支架(61)通过螺钉固定安装在底座(1)的一侧，所述支架(61)的顶部端面固定安装有挤压液压缸(62)，所述挤压液压缸(62)的一侧插接安装有液压推杆(63)，且液压推杆(63)的一端插接安装在挤压腔(42)，所述液压推杆(63)的一端固定安装有挤压座(64)，且挤压座(64)的外壁与防刮隔板(44)的内壁贴合连接，所述挤压液压缸(62)与计算机控制系统(9)电性连接。

5.根据权利要求4所述的一种挤压速率、挤压温度和挤压比可连续变化的梯度热挤压装置，其特征在于：所述液压缸的运动速度为1～100cm/s，可实现的挤压速率为1～100cm/s。

6.根据权利要求1所述的一种挤压速率、挤压温度和挤压比可连续变化的梯度热挤压装置，其特征在于：所述挤压样品的截面尺寸为4～200cm2，挤压比为1～50。

7.根据权利要求1所述的一种挤压速率、挤压温度和挤压比可连续变化的梯度热挤压装置，其特征在于：四个所述调节组件(7)之间的夹角为90°。

8.根据权利要求7所述的一种挤压速率、挤压温度和挤压比可连续变化的梯度热挤压装置，其特征在于：所述挤压样品的温度为300～1200℃。

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