CN113399485A

CN113399485A - 一种卧式高可靠连续ecap设备

Info

Publication number: CN113399485A
Application number: CN202110661037.9A
Authority: CN
Inventors: 郭廷彪; 钱丹晨; 张国庆; 贾智; 刘文武; 李凯哲; 黄大伟; 高洋
Original assignee: Lanzhou University of Technology
Current assignee: Lanzhou University of Technology
Priority date: 2021-06-15
Filing date: 2021-06-15
Publication date: 2021-09-17

Abstract

一种卧式高可靠连续ECAP设备，包括联轴器（1），减速器（2），挤压轮（4），压实轮（10），底座（11），设备外壳（12），坯料（14），导板（15），腔体（16），挤压模具（17），产品（18），挡料块（19），其特征在于所述减速器（2）套有罩壳（3），减速器（2）的一端通过联轴器（1）与电动机（13）连接，另一端与挤压轮（4）连接；所述挤压轮（4）通过立柱（5）、第一固定板（6）、螺栓（7）、垫片（8）固定，压实轮（10）通过第二固定板（9）固定，所述底座（11）上连接挤压轮（4）和压实轮（10）。

Description

一种卧式高可靠连续ECAP设备

技术领域

本发明涉及到卧式高可靠连续ECAP设备技术，具体说是通过连续挤压制备具有超细晶结构的金属棒材的技术。

背景技术

纳米/亚微米级超细晶金属材料具有一系列常规材料所不具备的优越物理和机械性能，可以通过大塑性变形手段制备，具有很大的工业市场应用前景。目前相关研究开展较为广泛,主要有叠轧、压力扭转、等通道角挤压及多次锻造等。其中等通道角挤压(ECAP)技术最具有工业应用前景。

等通道弯角挤压（ECAP）技术是目前正在研究开发的一种剧烈塑性变形工艺，其最大的优点是可以获得块状超细晶，且截面尺寸在挤压过程中保持不变，并且可以通过多道次挤压累积应变量，精确控制变形量大小。俄罗斯的Raab等报道了一种ECAP-Conform工艺，该工艺结合传统ECAP工艺和连续挤压技术，以摩擦力为驱动力，摆脱了坯料长度的限制，能够连续制备具有超细晶结构的金属棒材，具有很好的工业应用前景。

专利CN209222912U提供了一种可更换的等通道转角挤压模具。模具固定装置与等通道转角模具分开，一旦模具损坏，只需松开固定装置就可将模具更换，该模具的挤压模具的孔型可单独设计，这样既避免了经济浪费，也不会拖延实验进程。该专利存在一些限制,为了保证变形过程中压杆不弯曲,被加工材料的长度受到限制,这种材料长度的限制使ECAP工艺无法连续进行,效率低，且由于要截除变形不均的头尾部分,进一步提高了生产成本，阻碍了ECAP技术的工业应用。专利CN109290382A提供了一种连续等通道角的挤压装置。该设备的主要原理是将高频电谐振通过换能器转换成机械振动，该设备结构设计简单合理，安装更换模具方便，能显著提高挤压工作的连续性，改善产品表面质量，提高工具寿命，但消耗能量高，产生的扭矩较小，使用不方便是该设备的不足之处。

发明内容

本发明的目的是提供一种卧式高可靠连续ECAP设备。

本发明是一种卧式高可靠连续ECAP设备，包括联轴器1，减速器2，挤压轮4，压实轮10，底座11，设备外壳12，坯料14，导板15，腔体16，挤压模具17，产品18，挡料块19，所述减速器2套有罩壳3，减速器2的一端通过联轴器1与电动机13连接，另一端与挤压轮4连接；所述挤压轮4通过立柱5、第一固定板6、螺栓7、垫片8固定，压实轮10通过第二固定板9固定，所述底座11上连接挤压轮4和压实轮10。

本发明的有益之处为：设备采取涡轮，产生的扭矩较大，运行平稳，无级变速，生产效率高，产品质量好，节省能量等优势。与传统ECAP工艺相比，连续ECAP工艺以摩擦力为驱动力，摆脱了坯料长度的限制,能够连续制备具有超细晶结构的金属棒材。本发明充分利用摩擦力作为驱动力，可以挤压各种纯金属、合金，在出口处经挤压模具作用即可以满足挤压前后材料横截面形状、尺寸不发生变化，实现反复挤压变形，也可以成型其它所需端面形状和尺寸的挤压制品。

附图说明

图1是卧式高可靠连续ECAP设备，附图标记及对应名称为：联轴器1，减速器2，罩壳3，挤压轮4，立柱5，固定板6,9，螺栓7，垫片8，压实轮10，底座11，外壳12，电动机13；图2是本设备的挤压轮和压实轮，附图标记及对应名称为：挤压轮4，压实轮10；图3是本设备的工作原理图，附图标记及对应名称为：挤压轮4，压实轮10，坯料14，导板15，腔体16，模具17，产品18，挡料块19；图4、图5是产品位错对比图。

具体实施方式

如图1~图3所示，本发明是一种卧式高可靠连续ECAP设备，包括联轴器1，减速器2，挤压轮4，压实轮10，底座11，设备外壳12，坯料14，导板15，腔体16，挤压模具17，产品18，挡料块19，所述减速器2套有罩壳3，减速器2的一端通过联轴器1与电动机13连接，另一端与挤压轮4连接；所述挤压轮4通过立柱5、第一固定板6、螺栓7、垫片8固定，压实轮10通过第二固定板9固定，所述底座11上连接挤压轮4和压实轮10。

如图1~图3所示，以上所述的边缘带有矩形凹槽的挤压轮4及压实轮10镶装于静约束模内，挤压模具17镶嵌在出口处的静约束模上，通过螺栓7紧固。

如图1~图3所示，所述的挤压轮4、导板15及挡料块19的接触面完全贴合；所组成的型腔壁与挤压轮4外圆周面紧密结合，构成一个环挤压轮4的外圆周的矩形挤压型腔，挤压轮4顺时针转四分之一圆周设置有凸入到挤压轮边缘矩形凹槽内的挡料块19。

本发明的工作原理如图3所示，中心的旋转轴上有一个凹槽，工件被送入其中。随着一个带有轮槽的挤压轮连续旋转，并在压实轮一定压下量下，利用轮槽与坯料之间的摩擦力，将坯料连续不断地拽入由挤压轮槽、导板、模腔组成的挤压模腔内，通过ECAP模具，实现连续的ECAP挤压。在当前设置中，角度约为90°。最后从模具孔中挤出所需的产品。图4为传统设备挤压过程中材料的位错，位错分布不均匀，导致已发生塑性变形区域阻碍未发生塑性变形区域的变形。图5为本设备挤压过程中材料的位错，位错分布均匀，产品性能好。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-图3所示，本发明在初始状态下，将边缘带有矩形凹槽的挤压轮4及压实轮10镶装于静约束模内，挤压模具17镶嵌在出口处的静约束模上，通过螺栓7紧固，挤压轮4、导板15及挡料块19的接触面完全贴合。所组成的型腔壁与挤压轮4外圆周面紧密结合，构成一个环挤压轮4外圆周的矩形挤压型腔，通道内壁经打磨处理，减小坯料向前运动时的阻力；挤压轮4顺时针转四分之一圆周设置有凸入到挤压轮边缘矩形凹槽内的挡料块19。

挤压阶段，选择坯料14，根据所需要的转速设置扭矩比，将一定长度的坯料14送入旋转挤压轮边缘的矩形凹槽内，坯料14前端与矩形凹槽产生咬合，同时坯料14还被静约束模限制在型腔内，受轮凹槽内与之相接触所产生的三面主动摩擦力作用，随轮进行旋转。当坯料14顺时针转过四分之一圆周时，凸入到挤压轮边缘矩形凹槽内的挡料块19阻挡住矩形型腔内坯料并迫使其从通道交角(Φ＝90°)通过，实现一次剪切变形。

受剪切作用后的坯料在出口处经不同挤压模具作用，既可以满足坯料截面形状、尺寸不发生变化，也可以成型其它所需端面形状和尺寸的挤压制品。

同样地，继续放入第二预制坯料，第三预制坯料，……，从而完成更多预制坯料的挤压成形。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种卧式高可靠连续ECAP设备，包括联轴器（1），减速器（2），挤压轮（4），压实轮（10），底座（11），设备外壳（12），坯料（14），导板（15），腔体（16），挤压模具（17），产品（18），挡料块（19），其特征在于所述减速器（2）套有罩壳（3），减速器（2）的一端通过联轴器（1）与电动机（13）连接，另一端与挤压轮（4）连接；所述挤压轮（4）通过立柱（5）、第一固定板（6）、螺栓（7）、垫片（8）固定，压实轮（10）通过第二固定板（9）固定，所述底座（11）上连接挤压轮（4）和压实轮（10）。

2.根据权利要求1所述的卧式高可靠连续ECAP设备，其特征在于：所述的边缘带有矩形凹槽的挤压轮（4）及压实轮（10）镶装于静约束模内，挤压模具（17）镶嵌在出口处的静约束模上，通过螺栓（7）紧固。

3.根据权利要求1所述的卧式高可靠连续ECAP设备，其特征在于：所述的挤压轮（4）、导板（15）及挡料块（19）的接触面完全贴合；所组成的型腔壁与挤压轮（4）外圆周面紧密结合，构成一个环挤压轮（4）的外圆周的矩形挤压型腔，挤压轮（4）顺时针转四分之一圆周设置有凸入到挤压轮边缘矩形凹槽内的挡料块（19）。