CN206716747U - 一种等通道连续扭转挤压模具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种等通道连续扭转挤压模具。包括结构相同的左模具固定板和右模具固定板、结构相同的左挤压筒和右挤压筒、模具本体、支撑固定筒；模具本体的中间设有一过渡通道，该过渡通道由一方管从一端向另一端方向围绕方管的中心轴线连续扭转90°而成；左挤压筒和右挤压筒的型腔为方管形，左挤压筒和右挤压筒分别位于模具本体的左右两侧与过渡通道相通；模具本体、左挤压筒和右挤压筒都装在与它们紧密接触的支撑固定筒里面，支撑固定筒的两端分别再固定连接左模具固定板和右模具固定板，左模具固定板和右模具固定板的中间设有方形通孔。本实用新型可以实现坯料沿横截面连续剪切变形从而制备出细晶、特殊织构的块体材料，利于后续加工成型。
Description
技术领域
本实用新型属于金属材料加工技术领域，具体涉及一种等通道连续扭转挤压模具。
背景技术
近三十年来，剧烈塑性变形技术(简称SPD, Severe Plastic Deformation)发展迅速，它是利用剧烈塑性变形将金属材料的晶粒组织细化到亚微米甚至纳米级，可制备无污染、全致密的块体纳米和超细晶材料，从而获得优异的力学性能和使用性能。在SPD工艺方法中，等通道转角挤压技术和高压扭转技术是发展较为快速的两类技术。
等径角挤压技术(简称ECAE, Equal Channel Angular Extrusion) 即等通道转角挤压技术，是通过挤压使坯料在经过单向等径角的大角度转角通道时受到近似于纯剪切的塑性变形，从而使材料晶粒细化。其优点是材料可实现多道次挤压，累积获得更大的等效应变，材料晶粒进一步细化，性能（尤其是塑性）得到显著提高。
高压扭转技术(简称HPT, High Pressure Torsion)，是在变形体高度方向上施加压力，同时通过表面主动摩擦作用，使变形体产生轴向压缩和切向剪切变形的特殊塑性变形工艺，从而得到金属材料及复合粉末材料的细晶组织。同时，扭转变形可以形成晶粒主滑移面转向扭转平面的特殊织构，从而有利于材料后续加工成型。其缺点是所制备试样尺寸较小，应用受限。
实用新型内容
为克服现有等通道转角挤压技术和高压扭转技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种等通道连续扭转挤压模具，以结合等通道转角挤压技术和高压扭转技术两者的优点。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：
一种等通道连续扭转挤压模具，包括结构相同的左模具固定板和右模具固定板、结构相同的左挤压筒和右挤压筒、模具本体、支撑固定筒；左模具固定板、右模具固定板、左挤压筒、右挤压筒、模具本体、支撑固定筒的外轮廓的形状相同，但左模具固定板、右模具固定板、支撑固定筒的外轮廓的横截面面积相等，左挤压筒、右挤压筒、模具本体的外轮廓的横截面面积相等，且支撑固定筒的外轮廓的横截面面积＞模具本体的外轮廓的横截面面积；
模具本体的中间设有一过渡通道，该过渡通道由一方管从一端向另一端方向围绕方管的中心轴线连续扭转90°而成，过渡通道在其任意位置处的横截面的形状均为方形、面积均相等；
左挤压筒和右挤压筒的型腔为方管形，左挤压筒或右挤压筒的型腔的横截面面积与过渡通道的横截面面积相等；左挤压筒和右挤压筒分别位于模具本体的左右两侧，且左挤压筒和右挤压筒的型腔分别与过渡通道的左、右两端相通；
模具本体、左挤压筒和右挤压筒都装在与它们紧密接触的支撑固定筒里面，支撑固定筒的两端分别再固定连接左模具固定板和右模具固定板，左模具固定板和右模具固定板的中间均设有方形通孔；通孔的横截面面积与左挤压筒或右挤压筒的型腔的横截面面积相等；
前述左模具固定板、右模具固定板、左挤压筒、右挤压筒、模具本体、支撑固定筒同轴设置。
较好地，优选左模具固定板、右模具固定板、左挤压筒、右挤压筒、模具本体、支撑固定筒的外轮廓的形状同为圆柱形。
较好地，优选左挤压筒和右挤压筒的型腔的长宽比为(1~4):1。
本实用新型中，所述横截面是指垂直于轴向（挤压方向）的截面。
有益效果：
本实用新型结合了等通道转角挤压技术和高压扭转技术两者的优点，采用一种等通道连续扭转挤压模具，即通过等通道的过渡通道连续扭转变形，来实现坯料沿横截面连续剪切变形从而制备出细晶、特殊织构的块体材料，利于后续加工成型；并可实现多道次变形，从而累积得到更大的等效塑性应变，使材料晶粒明显细化，性能显著改善。
附图说明
图1：使用状态下，本实用新型的纵剖结构示意图；
图2：过渡通道的结构示意图；
其中，附图标记为：1-左挤压杆，2-左模具固定板，3-支撑固定筒，4 -左挤压筒，5-模具本体，51-过渡通道，6-待加工坯料，7-右挤压筒，8-右模具固定板，9-右挤压杆。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步详细介绍，但本实用新型的保护范围并不局限于此。
实施例1
如图1所示，一种等通道连续扭转挤压模具，包括结构相同的左模具固定板2和右模具固定板8、结构相同的左挤压筒4和右挤压筒7、模具本体5、支撑固定筒3；左模具固定板2、右模具固定板8、左挤压筒4、右挤压筒7、模具本体5、支撑固定筒3的外轮廓的形状同为圆柱形，但左模具固定板2、右模具固定板8、支撑固定筒3的外轮廓的横截面面积相等，左挤压筒4、右挤压筒7、模具本体5的外轮廓的横截面面积相等，且支撑固定筒3的外轮廓的横截面面积＞模具本体5的外轮廓的横截面面积；模具本体5的中间设有一过渡通道51，该过渡通道51由一方管从一端向另一端方向围绕方管的中心轴线连续扭转90°而成（如图2所示），过渡通道51在其任意位置处的横截面的形状均为方形、面积均相等；左挤压筒4和右挤压筒7的型腔为长宽比为3:1的方管形，左挤压筒4或右挤压筒7的型腔的横截面面积与过渡通道51的横截面面积相等；左挤压筒4和右挤压筒7分别位于模具本体5的左右两侧，且左挤压筒4和右挤压筒7的型腔分别与过渡通道51的左、右两端相通；模具本体5、左挤压筒4和右挤压筒7都装在与它们紧密接触的支撑固定筒3里面，支撑固定筒3的两端分别再固定连接左模具固定板2和右模具固定板8，左模具固定板2和右模具固定板8的中间均设有方形通孔；通孔的横截面面积与左挤压筒4或右挤压筒7的型腔的横截面面积相等；前述左模具固定板2、右模具固定板8、左挤压筒4、右挤压筒7、模具本体5、支撑固定筒3同轴设置。
连续扭转变形挤压过程：
（1）先将长方体形待加工坯料6 (经均匀化处理的铸造坯料或其他热加工坯料)加热到指定温度，保温适当时间使其温度均匀，同时加热模具本体5、左挤压筒4和右挤压筒7，其温度与待加工坯料6温度相同；模具本体5、左挤压筒4和右挤压筒7达到指定温度后在模具本体5的过渡通道51以及左挤压筒4和右挤压筒7的型腔内均匀涂抹润滑剂；
（2）将待加工坯料6放入右挤压筒7的型腔中，启动压力机，通过右挤压杆9（主压挤压杆）从待加工坯料6的后端施加压力进行等速挤压（挤压速度为0.3~3m/min），使待加工坯料6进入模具本体5的过渡通道51内，等待加工坯料6前端刚通过过渡通道51后启动左挤压杆1（背压挤压杆）；等待背压挤压杆达到所需压力后，在主压挤压杆和背压挤压杆共同作用下使待加工坯料6在高的静水压力下完全通过过渡通道51从而完成一道次连续扭转挤压变形，主压挤压杆的压强比背压挤压杆的压强大50~1000Mpa；通过调节往复挤压机，使得主压挤压杆和背压挤压杆发生互换，可以实现往复多道次的连续扭转变形挤压。
Claims (3)
1.一种等通道连续扭转挤压模具，其特征在于：包括结构相同的左模具固定板和右模具固定板、结构相同的左挤压筒和右挤压筒、模具本体、支撑固定筒；左模具固定板、右模具固定板、左挤压筒、右挤压筒、模具本体、支撑固定筒的外轮廓的形状相同，但左模具固定板、右模具固定板、支撑固定筒的外轮廓的横截面面积相等，左挤压筒、右挤压筒、模具本体的外轮廓的横截面面积相等，且支撑固定筒的外轮廓的横截面面积＞模具本体的外轮廓的横截面面积；
模具本体的中间设有一过渡通道，该过渡通道由一方管从一端向另一端方向围绕方管的中心轴线连续扭转90°而成，过渡通道在其任意位置处的横截面的形状均为方形、面积均相等；
左挤压筒和右挤压筒的型腔为方管形，左挤压筒或右挤压筒的型腔的横截面面积与过渡通道的横截面面积相等；左挤压筒和右挤压筒分别位于模具本体的左右两侧，且左挤压筒和右挤压筒的型腔分别与过渡通道的左、右两端相通；
模具本体、左挤压筒和右挤压筒都装在与它们紧密接触的支撑固定筒里面，支撑固定筒的两端分别再固定连接左模具固定板和右模具固定板，左模具固定板和右模具固定板的中间均设有方形通孔；通孔的横截面面积与左挤压筒或右挤压筒的型腔的横截面面积相等；
前述左模具固定板、右模具固定板、左挤压筒、右挤压筒、模具本体、支撑固定筒同轴设置。
2.如权利要求1所述的等通道连续扭转挤压模具，其特征在于：左模具固定板、右模具固定板、左挤压筒、右挤压筒、模具本体、支撑固定筒的外轮廓的形状同为圆柱形。
3.如权利要求1所述的等通道连续扭转挤压模具，其特征在于：左挤压筒和右挤压筒的型腔的长宽比为(1~4):1。
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