CN1712149A - 单辊驱动等通道角变形加工设备 - Google Patents

Abstract

一种单辊驱动等通道角变形加工设备，用于材料加工领域。本发明包括：固定模具、活动模具、大辊径驱动辊、导辊。固定模具和活动模具在同一水平上，两者组成进口通道，活动模具在大辊径驱动辊的正上方，两者组成出口通道，大辊径驱动辊固定于固定模具和活动模具的下面；大辊径驱动辊的最高点和固定模具的最右端接触；导辊固定于进口、出口通道的外侧。本发明克服了以往等通道角挤压法模具只能加工短尺寸材料的缺陷，理论上可以生产无限长的材料。此外，本发明还具有另两个优点：可以加工板带状材料，而不仅仅是棒状材料；加工材料的厚度可以调节。

Description

单辊驱动等通道角变形加工设备

技术领域

本发明涉及的是一种机械加工技术领域的设备，具体是一种单辊驱动等通道角变形加工设备。

背景技术

现有的深度塑性变形法由于能够加工具有超细晶粒尺寸、独特缺陷结构、优异物理力学性能的金属材料，以及能够生产块体超细晶材料而引起人们的极大关注，近几年来发展迅速。等通道角挤压法是目前最被看好的深度塑性变形法，也是目前唯一可以生产块体亚微米、纳米结构材料的加工方法。

经对现有技术的文献检索发现，李黎忱在《机械工程与自动化》2004年第2期发表的文章《等截面侧挤压技术及其实验模具设计》中，介绍了等通道角挤压法的模具，等通道角挤压模具是由两部分组成：挤压杆和挤压筒。挤压过程中，在挤压杆的挤压下，试样向下经过两个等截面通道按照一定的角度相互交截而成的交角时，试样就会产生近似于纯剪切的变形。考虑到挤压杆的失稳性，挤压杆总长度不应过长，在该文献中的挤压杆的长度为100mm长，由于模具结构原因，试样的长度是不可能超过挤压杆的长度的，因此挤压杆的长度制约了等通道角挤压法可加工试样的长度。在该文献中，挤压筒的进口、出口通道的横截面形状及面积相同，横截面尺寸为12mm×12mm，因此可加工试样的横截面也是固定的。从上面的分析可以发现，等通道角挤压法的这种模具设计尤其固有的缺点，挤压杆的长度制约了可加工试样的长度，不能生产长尺寸试样，只能生产短棒状试样，然而这种短小尺寸材料的可应用范围是很窄的，目前实际生产中经等通道角挤压的材料只能用来加工螺栓一类的产品，因此这种等通道角挤压法的模具设计限制了该技术的发展，束缚了该技术的应用。

发明内容

本发明针对等通道角挤压法模具的不足，提出一种单辊驱动等通道角变形加工设备，使其克服了以往等通道角挤压法模具只能加工短尺寸材料的缺陷，理论上可以生产无限长的材料。此外，本发明还具有另两个优点：可以加工板带状材料，而不仅仅是棒状材料；加工材料的厚度可以调节。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：固定模具、活动模具、大辊径驱动辊、导辊。固定模具和活动模具组成了类似于普通等通道角挤压模具的进口通道，而活动模具和大辊径驱动辊组成了类似于普通等通道角挤压模具的出口通道。大辊径驱动辊固定于固定模具和活动模具的下方；大辊径驱动辊的最高点和固定模具的最右端接触；活动模具可相对于固定模具、大辊径驱动辊上下左右自由活动；导辊固定于进口、出口通道的外侧。本发明用固定模具、活动模具、大辊径驱动辊取代了普通等通道角挤压法的整体模具，其中大辊径驱动辊还提供了变形动力，因而省去了普通等通道角挤压模具中的压头，并增添了导辊。

固定模具约束被加工材料的宽度和通道的角度。活动模具可以调节材料的厚度，同时把材料压向大辊径驱动辊，使驱动辊和材料间产生足够的摩擦力。大辊径驱动辊是变形过程的动力源，它通过本身和材料的摩擦力带动材料运动，所以驱动辊和材料的摩擦力越大越有益，所以可以通过一些毛化技术提高驱动辊的表面摩擦系数，同时增大驱动辊和材料下表面的接触面积，例如提高驱动辊的直径。为了使材料和驱动辊更好的接触，活动模具可以加工成和大辊径驱动辊的辊面一样的弧度。导辊可以把材料导入和导出通道，当加工难成形材料时还可对材料施加力，使变形顺利进行，因此导辊的数目是不定的，可以视情况而定。由于驱动辊是通过转动来提供变形动力的，因此不存在着等通道角挤压法中挤压杆的行程问题，可以提供无限连续的变形力，因此可以加工无限长的材料。同时可以通过调节活动模具和驱动辊间的距离来调节加工材料的尺寸，一套模具可以生产不同尺寸的材料。

本发明采用大辊径驱动辊代替普通等通道角挤压法中的压头作为变形过程的动力源，通过大辊径驱动辊的转动可以连续提供变形力，从而解决了普通等通道角挤压模具中的压头行程过短的问题，使原本只能加工棒状、短尺寸材料的等通道角挤压变成了能加工长尺寸材料的连续等通道角变形，使等通道角变形具有了工业化生产的前景，可以连续加工具有超细晶、高性能的金属材料，比如高强度的金属线材、棒材和板材等。

附图说明

图1为本发明结构示意图

具体实施方式

如图1所示，本发明包括：固定模具1、活动模具2、大辊径驱动辊3、导辊4，固定模具1和活动模具2在同一水平上，两者组成进口通道，活动模具2在大辊径驱动辊3的正上方，两者组成出口通道，大辊径驱动辊3固定于固定模具1和活动模具2的下面，大辊径驱动辊3的最高点和固定模具1的最右端接触，导辊4固定于进口、出口通道的外侧。

活动模具2设有和大辊径驱动辊3辊面一样的弧度。活动模具2可相对于固定模具1、大辊径驱动辊3上下左右自由活动；

当用于加工棒状材料时，固定模具1和活动模具2接触的面设有凹槽，以便使被加工材料通过，限制被加工材料的尺寸，如果被加工材料的横截面是正方形，其边长一般为1厘米，固定模具1和活动模具2也为1厘米。

当用于加工板状材料时，固定模具1和活动模具2接触的面是平面，固定模具1和活动模具2也为1厘米。

活动模具2正对固定模具1、大辊径驱动辊3的面都比较光滑，减少和材料的摩擦阻力，其中正对于固定模具1的面和固定模具1对应的面平行。

大辊径驱动辊3的辊径较大，一般达到1米以上。

导辊4的数量不限，一般前、后导辊至少各有一对，其辊径大小不限，其辊缝大小等于或略小于1厘米。

Claims (7)

1、一种单辊驱动等通道角变形加工设备，包括：固定模具(1)、活动模具(2)，其特征在于还包括：大辊径驱动辊(3)、导辊(4)，固定模具(1)和活动模具(2)在同一水平上，两者组成进口通道，活动模具(2)在大辊径驱动辊(3)的正上方，两者组成出口通道，大辊径驱动辊(3)固定于固定模具(1)和活动模具(2)的下面，大辊径驱动辊(3)的最高点和固定模具(1)的最右端接触，导辊(4)固定于进口、出口通道的外侧。

2、根据权利要求1所述的单辊驱动等通道角变形加工设备，其特征是，所述的活动模具(2)，设有和大辊径驱动辊(3)辊面一样的弧度。

3、根据权利要求1所述的单辊驱动等通道角变形加工设备，其特征是，当用于加工棒状材料时，固定模具(1)和活动模具(2)接触的面设有凹槽；当用于加工板状材料时，固定模具(1)和活动模具(2)接触的面是平面。

4、根据权利要求3所述的单辊驱动等通道角变形加工设备，其特征是，当被加工材料的横截面是正方形时，其边长为1厘米，固定模具(1)和活动模具(2)边长也为1厘米。

5、根据权利要求1或者2或者3或者4所述的单辊驱动等通道角变形加工设备，其特征是，所述的活动模具(2)，其正对固定模具(1)、大辊径驱动辊(3)的面都为光滑面，其中正对于固定模具(1)的面和固定模具(1)对应的面平行。

6、根据权利要求1所述的单辊驱动等通道角变形加工设备，其特征是，所述的大辊径驱动辊(3)，其辊径为1米以上。

7、根据权利要求1所述的单辊驱动等通道角变形加工设备，其特征是，所述的导辊(4)，前、后导辊至少各有一对，其辊缝等于或小于1厘米。

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