CN114453448A - 一种多道次变路径连续ecap的组合模具及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多道次变路径连续ECAP的组合模具及方法，属于挤压技术领域。所述组合模具包括多个基体模具，所述基体模具包括上模板、挤压轮、压紧轮、压紧轮轴、挤压轮轴、衬套、阻挡块、下模板。所述上模板和下模板两端面四周均布有螺栓孔，通过螺栓紧固，实现不同基体模具接触面完全贴合，此模具可以根据基体模具不同的排列组合方式组合出不同的道次和路径。本发明将等转角挤压与组合夹具思想有效结合，只需要加工一种基体模具，将其按照不同的排列组合方式就可以形成不同道次不同路径连续ECAP模具，解决了不同道次和路径的模具需要单独设计不能通用的问题，节约了生产成本，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明属于挤压技术领域，具体涉及一种多道次变路径连续ECAP的组合模具及方法。
背景技术
上世纪80年代，俄罗斯科学家Segal等提出等通道转角挤压技术，其特点是：在几乎不改变材料几何尺寸的条件下，使材料在L通道内从进料带经过转角处发生剧烈的剪切变形后移动至成型带，从而细化晶粒、改变材料的微结构，目前ECAP已经被国际材料界认可并广泛使用。
传统的L型等通道转角挤压模具设计由于通道只有一个所以一次挤压行程中只对材料产生一次挤压变形，L型等通道挤压装置每一次挤压完成后需要人为将其取出后在放会通道进行二次挤压，并且当需要改变挤压路径时还需要人为的调整角度，造成生产效率低、改变角度不准确的问题。
因此，如何设计一种在一次挤压加工过程中高效制备组织均匀的细晶材料的模具，以满足实际科研与生产的需要是当今材料研究急需解决的难题。
发明内容
本发明的主要目的克服等通道转角挤压工作不连续以及其不同道次和路径的模具要分别加工不能通用的问题。提供了一种将等转角挤压与连续挤压以及组合夹具思想相结合的组合模具，在保证生产效率的前提下，制备的材料的力学性能满足使用要求。
为实现上述目的，本发明提供了一种多道次变路径连续ECAP的组合模具，其特征在于：
包括多个基体模具，每个基体模具包括上模板、挤压轮、压紧轮、压紧轮轴、挤压轮轴、衬套、阻挡块、下模板；所述上模板和下模板两端面四周均布有螺栓孔，通过螺栓紧固，实现不同基体模具接触面完全贴合，形成多道次变路径连续ECAP。
进一步的，所述组合模具还包括驱动装置，提供挤压运动的动力；每两组所述基体模具连接一套驱动装置，所述驱动装置包括电机和减速装置，动力由所述电机输出，经过所述减速装置后由所述基体模具的挤压轮输入，驱动所述挤压轮旋转完成挤压运动。
进一步的，所述上模板和下模板两端面均有半圆的法兰，不同基体模具相互对接，合并成基体模具后其可以形成一个完整的法兰，法兰面上分别开有止口位，起周向定位的作用。
进一步的，边缘带有圆形凹槽的所述挤压轮、上模板、下模板以及阻挡块的接触面完全贴合，所组成的型腔壁与挤压轮外圆周紧密贴合，构成一个环挤压轮的外圆周挤压腔。
进一步的，所述挤压轮顺时针或逆时针转四分之一圆周处设置有凸入到挤压轮凹槽内的阻挡块，对型腔内的坯料起阻挡作用。
进一步的，两组所述基体模具进行正接，等同于路径A的ECAP变形，一次连续等通道转角挤压过程中完成两次剪切变形且两次剪切变形分别作用于坯料的同一个面。
进一步的，两组所述基体模具进行90°连接，等同于路径B的ECAP变形，一次连续等通道转角挤压过程中完成两次剪切变形且两次剪切变形分别作用于坯料的面成90°角的两个面。
进一步的，两组所述基体模具进行反接，等同于路径C的ECAP变形，一次连续等通道转角挤压过程中完成两次剪切变形且两次剪切变形分别作用于坯料的成180°的两个面。
进一步的，根据实际要求将三种拼接方式进行排列组合拼接所成需要的多道次变路径连续ECAP模具。
本发明还公开了一种多道次变路径连续ECAP的方法，基于如上所述的多道次变路径连续ECAP的组合模具，其特征在于：
(1)在连续挤压前，坯料需经过由多对挤压轮和压实轮组成的矫直整形装置进行矫直整形，确保进入连续挤压模具中的坯料直径误差在模具容许的范围内，将矫直整形后第一根坯料完全放入等通道转角挤压通道；
(2)所述坯料在分别与挤压轮、压紧轮相接触处所产生的主动摩擦力作用下，随轮进行旋转运动；
(3)当所述坯料随轮顺时针/逆时针转过四分之一圆周，受阻挡块阻挡后被迫使其从通道交角通过，在剪切力作用下转过一个ECAP通道，完成一次剪切变形；
(4)不断重复步骤(2)、(3)，所述坯料经过所有的基体模具，完成多次剪切变形；
(5)同样的，继续放入多个坯料，完成更多坯料的挤压成型。
本发明的优点及积极效果为：
本发明方法运用连续挤压技术，使得在一次连续等通道转角挤压能完成多道次剪切变形，与现有相同道次ECAP挤压样品有着相同的变形形态，效果好，有效减少了加工次数，并且该模具将等转角挤压与组合夹具思想有效结合，只需要加工一种基体模具，将其按照不同的排列组合方式就可以形成不同道次不同路径连续ECAP模具，解决了不同道次和路径的模具需要单独设计不能通用的问题，节约了生产成本，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明的基体模具的主装配图。
图2为本发明的等同于路径A的ECAP变形模具结构示意图。
图3为本发明的等同于路径B的ECAP变形模具结构示意图。
图4为本发明的等同于路径C的ECAP变形模具结构示意图。
图5为本发明坯料经矫直整形装置后进入模具结构示意图。
图中：1-上模板，2-压紧轮轴，3-挤压轮，4-衬套，5-压紧轮，6-阻挡块，7-下模板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白、以下结合实施例，对本申请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。
实施例1
如图1-图4所示，本申请为一种多道次变路径连续ECAP的组合模具，该模具由基体模具组合拼接而成，该基体模具由上模板1、挤压轮3、压紧轮5、压紧轮轴2、衬套4、阻挡块6、下模板7组成，上模板1的入口端凹槽形成坯料入口通道，下模板7的出口端凹槽形成坯料出口通道。
组合模具还包括驱动装置，提供挤压运动的动力；每两组所述基体模具连接一套驱动装置，所述驱动装置包括电机和减速装置，动力由所述电机输出，经过所述减速装置后由所述基体模具的挤压轮3输入，驱动所述挤压轮旋转完成挤压运动。
如图1所示，以上所述的边缘带有圆形凹槽的挤压轮3、上模板1、下模板7以及阻挡块6的接触面完全贴合，所组成的型腔壁与挤压轮3外圆周紧密贴合，构成一个环挤压轮3的外圆周挤压腔，挤压轮3顺时针转四分之一圆周设置有凸入到挤压轮3凹槽内的阻挡块6。
如图2所示，当将两组基体模具进行正接，等同于路径A的ECAP变形，一次连续等通道转角挤压过程中完成两次剪切变形且两次剪切变形分别作用于坯料的同一个面。
如图3所示，当将两组基体模具进行90°连接，等同于路径B的ECAP变形，一次连续等通道转角挤压过程中完成两次剪切变形且两次剪切变形分别作用于坯料成90°角的两个面。
如图4所示，当将两组基体模具进行反接，等同于路径C的ECAP变形，一次连续等通道转角挤压过程中完成两次剪切变形且两次剪切变形分别作用于坯料的成180°的两个面。
实施例2
基于如上所述的多道次变路径连续ECAP的组合模具，本实施例给出一种多道次变路径连续ECAP的方法，步骤如下：
(1)在连续挤压前，坯料需经过由多对挤压轮3和压实轮5组成的矫直整形装置进行矫直整形，确保进入连续挤压模具中的坯料直径误差在模具容许的范围内，将矫直整形后第一根坯料完全放入等通道转角挤压通道；
(2)所述坯料在分别与挤压轮3、压紧轮5相接触处所产生的主动摩擦力作用下，随轮进行旋转运动；
(3)当所述坯料随轮顺时针/逆时针转过四分之一圆周，受阻挡块6阻挡后被迫使其从通道交角通过，在剪切力作用下转过一个ECAP通道，完成一次剪切变形；
(4)不断重复步骤(2)、(3)，所述坯料经过所有的基体模具，完成多次剪切变形；
(5)同样的，继续放入多个坯料，完成更多坯料的挤压成型。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (10)
1.一种多道次变路径连续ECAP的组合模具，其特征在于：
包括多个基体模具，每个基体模具包括上模板(1)、挤压轮(3)、压紧轮(5)、压紧轮轴(2)、衬套(4)、阻挡块(6)、下模板(7)；所述上模板(1)和下模板(7)两端面四周均布有螺栓孔，通过螺栓紧固，实现不同基体模具接触面完全贴合，形成多道次变路径连续ECAP。
2.根据权利要求1所述的多道次变路径连续ECAP的组合模具，其特征在于：所述组合模具还包括驱动装置，提供挤压运动的动力；每两组所述基体模具连接一套驱动装置，所述驱动装置包括电机和减速装置，动力由所述电机输出，经过所述减速装置后由所述基体模具的挤压轮(3)输入，驱动所述挤压轮旋转完成挤压运动。
3.根据权利要求1所述的多道次变路径连续ECAP的组合模具，其特征在于：所述上模板(1)和下模板(7)两端面均有半圆的法兰，不同基体模具相互对接，合并成基体模具后其可以形成一个完整的法兰，法兰面上分别开有止口位，起周向定位的作用。
4.根据权利要求1所述的多道次变路径连续ECAP的组合模具，其特征在于：边缘带有圆形凹槽的所述挤压轮(3)、上模板(1)、下模板(7)以及阻挡块(6)的接触面完全贴合，所组成的型腔壁与挤压轮(3)外圆周紧密贴合，构成一个环挤压轮(3)的外圆周挤压腔。
5.根据权利要求1所述的多道次变路径连续ECAP的组合模具，其特征在于：所述挤压轮(3)顺时针或逆时针转四分之一圆周处设置有凸入到挤压轮(3)凹槽内的阻挡块(6)，对型腔内的坯料起阻挡作用。
6.根据权利要求1所述的多道次变路径连续ECAP的组合模具，其特征在于：两组所述基体模具进行正接，等同于路径A的ECAP变形，一次连续等通道转角挤压过程中完成两次剪切变形且两次剪切变形分别作用于坯料的同一个面。
7.根据权利要求1所述的多道次变路径连续ECAP的组合模具，其特征在于：两组所述基体模具进行90°连接，等同于路径B的ECAP变形，一次连续等通道转角挤压过程中完成两次剪切变形且两次剪切变形分别作用于坯料的面成90°角的两个面。
8.根据权利要求1所述的多道次变路径连续ECAP的组合模具，其特征在于：两组所述基体模具进行反接，等同于路径C的ECAP变形，一次连续等通道转角挤压过程中完成两次剪切变形且两次剪切变形分别作用于坯料的成180°的两个面。
9.根据权利要求6-8所述的多道次变路径连续ECAP的组合模具，其特征在于：根据实际要求将三种拼接方式进行排列组合拼接所成需要的多道次变路径连续ECAP模具。
10.一种多道次变路径连续ECAP的方法，基于上述权利要求1-8任一项所述的多道次变路径连续ECAP的组合模具，其特征在于：
(1)在连续挤压前，坯料需经过由多对挤压轮(3)和压实轮(5)组成的矫直整形装置进行矫直整形，确保进入连续挤压模具中的坯料直径误差在模具容许的范围内，将矫直整形后坯料完全放入等通道转角挤压通道；
(2)所述坯料在分别与挤压轮(3)、压紧轮(5)相接触处所产生的主动摩擦力作用下，随轮进行旋转运动；
(3)当所述坯料随轮顺时针/逆时针转过四分之一圆周，受阻挡块(6)阻挡后被迫使其从通道交角通过，在剪切力作用下转过一个ECAP通道，完成一次剪切变形；
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