CN1298451C - 螺旋式挤压成型加工装置 - Google Patents

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Abstract

一种螺旋式挤压成型加工装置，属于材料加工领域。本发明包括：进料机构、细化机构、成型机构。其连接关系为：细化机构包括圆筒式模套和圆柱体式模芯，在圆柱体式模芯表面设有螺旋式凹槽，依靠1°～4°的配合锥度装入圆筒式模套中构成螺旋式通道，圆柱体式模芯两端中心设有直通道，细化机构通过直通道分别与进料机构、成型机构连接。本发明具有显著的晶粒细化效果，结构简单，加工容易，实用面广，实现连续生产，易于工业应用。

Description

螺旋式挤压成型加工装置
技术领域
本发明涉及的是一种材料加工领域的装置，尤其是一种制备超细晶材料和材料直接成型的螺旋式挤压成型加工装置。
背景技术
超细晶材料是集优异的强度与良好的塑韧性于一体的高性能结构材料。晶粒细化技术一直是制备高性能结构材料的主线和重要研究方向：首先是加细化剂、变质剂等铸锭冶金工艺和挤压、轧制、锻造等常规塑性变形工艺的出现，但细化能力有限；然后是快速凝固、机械合金化和粉末冶金制备微晶材料工艺，但存在工序多、污染和氧化严重等缺点。在此基础上，直接制备快速凝固块体超细晶材料工艺如喷射沉积和真空蒸发等的发明，在制备工艺上有了较大进步，但存在残留孔问题。
经对现有技术的文献检索发现，中国发明专利申请号01104059.9，专利名称：往复式挤压成型方法及其加工装置，该专利采用左挤压筒与右挤压筒构成挤压容器，在左挤压筒与右挤压筒之间设有一双向挤模，该双向挤模具有至少一相对狭小的窄道，将待加工的合金材料加热至软化温度，于加工装置中交互施以不同方向压力，得以搓揉合金材料，使形成微细结构细化且均匀分布的合金。但是，该技术的缺点在于集挤压与镦粗于一体，由于塑性不好的材料在镦粗时容易开裂，所以镦粗量不能大，每道次变形量较小，只适合制备容易变形的金属。
发明内容
本发明的目的在于针对背景技术中的不足，提供一种螺旋式挤压成型加工装置，使其可以在制备超细晶材料的同时又可以直接成型，整个过程连贯作业，高效率、低成本。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括三大部分，即进料机构、细化机构、成型机构。本发明核心之处在于，细化机构包括圆筒式模套和圆柱体式模芯，在圆柱体式模芯表面设有螺旋式凹槽，依靠1°～4°的配合锥度装入模套中构成螺旋式通道，圆柱体式模芯两端中心设有直通道，直通道与螺旋式通道之间分别有一段由中心向表面的过渡通道连接。细化机构通过直通道分别与进料机构、成型机构连接。
所述的进料机构为驱动机构，可以由挤压杆和挤压筒构成，挤压杆在挤压筒中，挤压杆和挤压筒构成挤压型腔，与细化机构的直通道连接。也可以由导轮或者其他驱动机构构成。
所述的成型机构可以为轧辊或者成型模具。成型模具由两个成型模构成成型型腔，成型型腔与细化机构的直通道连接。成型模具或者由成型筒和成型型腔构成，成型型腔设在成型筒中，与细化机构的直通道连接。
进料机构提供材料连续进入螺旋式细化机构和成型机构的作用力，在挤压杆挤压力或者导轮或者其他驱动机构驱动力作用下，材料进入细化机构，细化机构对材料施加周期性的剪切应力以使材料产生大应变，从而使材料的组织超细化且均匀分布，然后由细化机构的出料端直通道进入成型机构，待加工材料直接成型。
本发明在细化机构中设置螺旋式通道，对材料施加周期性的剪切应力使材料产生大应变，具有显著的晶粒细化效果，直接设置成型机构，在制备超细晶材料的同时又可以直接成型。本发明结构简单、加工容易、实用面广，可以用于合金和复合材料的铸锭、挤压棒材或轧制板材等的组织细化和成型，实现连续的生产，易于工业应用。
附图说明
图1是本发明的螺旋式挤压成型加工装置的第一实施例示意图。
图2是本发明的螺旋式挤压成型加工装置的第二实施例示意图。
图3是本发明的螺旋式挤压成型加工装置的第三实施例示意图。
具体实施方式
如图1、2、3所示，本发明包括：进料机构1、细化机构2、成型机构3。细化机构2包括圆筒式模套4和圆柱体式模芯5，在圆柱体式模芯5表面设有螺旋式凹槽，依靠1°～4°的配合锥度装入模套4中构成螺旋式通道6，圆柱体式模芯5两端中心设有直通道7，直通道7与螺旋式通道6之间分别有一段由中心向表面的过渡通道连接。细化机构2通过直通道7分别与进料机构1、成型机构3连接。
进料机构1为驱动装置，可以由挤压杆8和挤压筒9构成，挤压杆8在挤压筒9中，挤压杆8和挤压筒9构成挤压型腔10，与细化机构2的直通道7连接。也可以由导轮11构成。或者是其他驱动装置。
成型机构3可以为轧辊12或者成型模具。成型模具由两个成型模13、14构成成型型腔15，成型型腔15与细化机构2的直通道7连接。成型模具或者由成型筒16和成型型腔15构成，成型型腔15设在成型筒16中，与细化机构2的直通道7连接。
以下结合本发明的内容提供实施例：
如图1所示，为本发明的第一较佳实施例，进料机构1包括挤压杆8、挤压筒9，挤压杆8和挤压筒9构成挤压型腔10，待加工材料在挤压型腔3中被挤压杆压缩推动，进入细化机构2，细化机构2包括圆筒式模套4、圆柱体式模芯5，在圆柱体式模芯5表面设有螺旋式凹槽，依靠1°的配合锥度装入模套4中构成螺旋式通道6，其中在模芯5两端中心设有直通道7，直通道7与螺旋式通道6之间分别有一段由中心向表面的过渡通道连接。材料由进料端直通道7进入，经过螺旋式通道6的周期性的剪切应力产生大应变，从而使材料的组织超细化且均匀分布，然后由细化机构2的出料端直通道7进入成型机构3，成型机构3由成型筒16和成型型腔15构成，成型型腔15设在成型筒16中，与细化机构2的出料端直通道7连接，形状可以为圆形、矩形或者其他异形形状，通过成型型腔15，待加工材料就可以挤出成各种需要形状的高性能型材。
如图2所示，为本发明的第二较佳实施例，进料机构1为导轮11，待加工材料在导轮11的摩擦力驱动下，进入细化机构2，细化机构2包括圆筒式模套4、圆柱体式模芯5，在圆柱体式模芯5表面设有螺旋式凹槽，依靠4°的配合锥度装入模套4中构成螺旋式通道6，其中在圆柱体式模芯5两端中心设有直通道7，直通道7与螺旋式通道6之间分别有一段由中心向表面的过渡通道连接。材料由进料端直通道7进入，经过螺旋式通道6的周期性的剪切应力产生大应变，从而使材料的组织超细化且均匀分布，然后由细化机构2的出料端直通道7进入成型机构3，成型机构3为成型模具，包括成型模13、14，成型模13、14构成成型型腔15，与细化机构2的出料端直通道7连接，通过成型型腔15，待加工材料就可以挤压成需要的高性能产品。
如图3所示，为本发明的第三较佳实施例，进料机构1为导轮11，待加工材料在导轮11的摩擦力驱动下，进入细化机构2，细化机构2包括圆筒式模套4、圆柱体式模芯5，在圆柱体式模芯5表面设有螺旋式凹槽，依靠3°的配合锥度装入模套4中构成螺旋式通道6，其中在圆柱体式模芯5两端中心设有直通道7，直通道7与螺旋式通道6之间分别有一段由中心向表面的过渡通道连接。材料由进料端直通道7进入，经过螺旋式通道6的周期性的剪切应力产生大应变，从而使材料的组织超细化且均匀分布，然后由细化机构2的出料端直通道7进入成型机构3，成型机构3由轧辊12构成，在轧辊12轧制力作用下，待加工材料就可以轧制成需要形状的高性能产品。

Claims (6)

1、一种螺旋式挤压成型加工装置，包括：进料机构(1)、细化机构(2)，其特征在于，还包括：成型机构(3)，细化机构(2)包括圆筒式模套(4)和圆柱体式模芯(5)，在圆柱体式模芯(5)表面设有螺旋式凹槽，装入圆筒式模套(4)中构成螺旋式通道(6)，圆柱体式模芯(5)两端中心设有直通道(7)，直通道(7)与螺旋式通道(6)之间分别有一段由中心向表面的过渡通道连接，细化机构(2)通过直通道(7)分别与进料机构(1)、成型机构(3)连接。
2、根据权利要求1所述的螺旋式挤压成型加工装置，其特征是，进料机构(1)为驱动机构，由挤压杆(8)和挤压筒(9)构成，挤压杆(8)在挤压筒(9)中，挤压杆(8)和挤压筒(9)构成挤压型腔(10)，与细化机构(2)的直通道(7)连接；或者由导轮(11)构成。
3、根据权利要求1或者2所述的螺旋式挤压成型加工装置，其特征是，圆柱体式模芯(5)依靠1°～4°的配合锥度装入圆筒式模套(4)中。
4、根据权利要求1所述的螺旋式挤压成型加工装置，其特征是，成型机构(3)为轧辊(12)或者成型模具。
5、根据权利要求4所述的螺旋式挤压成型加工装置，其特征是，成型机构由两个成型模(13、14)构成成型型腔(15)，成型型腔(15)与细化机构(2)的直通道(7)连接。
6、根据权利要求4所述的螺旋式挤压成型加工装置，其特征是，成型模具由成型筒(16)和成型型腔(15)构成，成型型腔(15)设在成型筒(16)中，与细化机构(2)的直通道(7)连接。
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