一种非晶合金热挤压装置制造方法及图纸

技术编号:15594921 阅读:212 留言:0更新日期:2017-06-13 21:58
本实用新型专利技术公开了一种非晶合金热挤压装置,该装置包括凹模和凸模,凹模内设有挤压腔,且凹模在挤压腔外设置电热元件,挤压腔与设定形状的成型腔相连通,成型腔的体积小于挤压腔的体积,成型腔与外界相通或者通过导向套与外界相通,凸模与凹模配合在挤压腔内挤压非晶合金和异质合金并通过成型腔对非晶合金与异质合金成型,实现了非晶合金和异质铝/镁合金的纵向连接,扩大了非晶合金应用尺寸范围,可以在空间上实现铝/镁合金的塑韧性和非晶合金高硬度高耐磨耐蚀性的择优结合,挤压温度位于非晶合金过冷液相区和异质铝/镁合金的常规热挤压温度范围内,非晶合金与异质合金都处于低应力超塑性状态,利于降低挤压力,促进界面结合。

【技术实现步骤摘要】
一种非晶合金热挤压装置
本技术涉及非晶合金连接领域,尤其涉及一种非晶合金热挤压装置。
技术介绍
非晶合金是20世纪材料领域的重大发现,材料内部原子排列呈长程无序短程有序结构,没有位错和晶界等缺陷。这种独特的结构使得非晶合金具有高强度、超塑性、高弹性、高硬度、高耐磨性和高耐腐蚀性能。在航空航天、精密仪器、生物医疗等领域具有广阔的应用前景。然而非晶合金在应用中面临两个问题:一是制品尺寸的限制,非晶合金的成分设计一直没有成熟、定量的理论,满足工程需要的大尺寸非晶合金制品的制备非常困难。二是与结构和性能完全不同的非晶合金的结合使用。因此,非晶合金的连接研究尤为重要,成为制备大块非晶合金并扩大其工程应用范围的一个重要方法。在众多非晶体系中,锆基非晶凭借其强大的玻璃形成能力(GFA)和宽的过冷液相区以及一系列优异的力学性能脱颖而出,成为研究和应用最为广泛的非晶合金。现有技术中,关于非晶合金连接的技术主要有黏接和焊接方法。关于黏合方法,首先黏合剂的选择很受限制,再者黏接得到的连接接口强度并不理想,在环境光、热、湿气等因素下,黏合剂会产生老化断裂等现象。非晶合金的焊接主要采用两种方法:一是液相连接,如爆炸焊、电火花焊、电子束焊、激光焊等,这类连接方法依靠高能量密度的焊接方法,将非晶合金迅速加热至熔点以上,快速冷却形成接口。二是固相连接,如摩擦焊、冷轧焊、电阻焊和超声波焊等,现有非晶合金有采用电阻焊接方法,具体通过一种非晶合金与工件触接后,利用连接电极施加压力,并通过电流所产生的电阻热将所述非晶合金和所述焊接工件焊接在一起的连接方法。所述方法挤压力过小,且挤压温度难以控制。也有利用超声波焊接方法,还有一种将块体非晶合金棒坯封闭于包套中共同加热到过冷液相区,然后将工件转入液态挤压机模腔,挤压获得带有包套的块体非晶坯件的方法。
技术实现思路
本技术第一目的是提供一种非晶合金热挤压装置,该装置可以有效降低成型力,有效校直成型工件,通过凹模拼块和夹紧装置的配合,实现拆卸方便的同时防止挤压飞边的产生,提高成型精度。为了达成上述目的,本技术提供的第一个技术方案:一种非晶合金热挤压装置,包括:凸模和带有挤压腔的凹模,在挤压腔内设置非晶合金与异质合金,凸模在外力作用下对挤压腔内的非晶合金与异质合金进行挤压,凹模内设置用于对非晶合金与异质合金进行加热的电热元件,非晶合金与异质合金受热后在凸模的挤压作用下进入到成型腔内成型,成型腔的体积小于挤压腔的体积,电热元件可以设于凹模内或者凹模外,本技术中非晶合金针对的主要是锆基非晶,挤压腔的底部逐渐收缩,成型腔的形状与工件的形状相同。上述适用于非晶合金的热挤压装置,无需采用现有技术中的焊接方案,成型速度快,挤压温度通过电热元件实现控制,较为方便地对挤压温度进行控制,凸模与凹模在挤压腔内实现非晶合金和异质合金的连接,弥补非晶合金由于室温脆性而产生的缺憾,如对非晶合金不能进行攻丝的问题。此外,经过大塑性变形,可以使铝/镁合金得到细晶强化。同时,铝/镁合金致密度小,异质结合后,使得非晶制品更满足轻量化要求。其中,所述凹模包括至少两个拼块,拼块以模具中轴线进行拼合,拼块拼装形成所述的挤压腔,通过拼装挤压腔的设置,便于成型冷却后,拆开凹模取出成型件,避免损坏成型件,为了确保挤压成型效果,在所述凹模的外部套有用于环向挤压凹模的夹紧套,夹紧套对拼装的凹模起到一个挤压作用,夹紧套采用和凹模相同的材料,优选地,凹模和夹紧套采用热作模具钢H13。优选地,挤压腔为圆柱形状,挤压腔的底部呈锥形形状,成型腔内部的形状与预计成型件的形状相匹配,如可以是长条状。所述凹模为倒圆台形状,这样凹模的外壁与夹紧套内壁采用锥形面方式进行结合,保证贴合效果,二者贴合面切线与所述模具中轴线具有3°-5°的夹角;所述夹紧套内部与所述凹模紧密贴合。所述的热挤压装置还包括设于所述凹模上部的用于从上方挤压凹模的紧固压板,紧固压板中部开有用于凸模穿过的通孔,通孔直径小于所述凹模上表面直径,以保证紧固压板的下压作用;进一步地,所述夹紧套与所述的紧固压板之间设有连接件,连接件为螺栓,在夹紧套上设置盲孔作为螺栓的插入孔,在凹模的各拼块上均开有一盲孔。所述凹模上表面高于所述夹紧套的上表面,凹模下表面稍高于夹紧套的下表面,因为装配好的凹模拼块随着紧固压板和夹紧套之间螺栓拧紧,凹模相对于夹紧套会向下有微小的移动,正是这个移动使得凹模拼块之间的间隙减小,这也正是夹紧套和紧固压板的作用,同时,夹紧套与紧固压板的设置,有效避免挤压过程成型件在拼块结合面处产生飞边。所述成型腔设于凹模内,所述成型腔的一侧设置导向套,导向套设于凹模的外侧,所述导向套通过紧固件与所述凹模固定,导向套内具有与成型腔在一条直线的导向通道以对长直形状的成型件进行较直。所述导向套通过紧固件与所述凹模固定,紧固件为螺栓,螺栓的位置不影响到挤压腔的位置,所述导向套内导向通道的尺寸略大于所述成型腔的尺寸,在成型腔出口处由大直径圆弧过渡形成,以减小成型件在导向通道向下运动时的摩擦。在所述凹模内设置温度测量元件,温度测量元件与温度控制器连接,温度控制器与所述电热元件连接,温度测量元件测量温度反馈到温度控制器,温度控制器控制电热元件的加热速率和加热温度。所述凸模与直线驱动机构连接,直线驱动机构带动凸模以设定速率进入到凹模内的挤压腔中,直线驱动机构可以为压力机,实现压力机以设定压力压持凸模,凹模内的挤压腔深度为凹模厚度的四分之三或者是五分之四或者在二者之间,保证凸模的竖直挤压。上述装置使用方法具体步骤如下:1)对块体的非晶合金、异质合金清洗、干燥后备用;在清洗之前要进行切割、打磨和抛光;2)电热元件加热到设定温度后保温设定时间;该设定温度为挤压温度,挤压温度位于非晶合金过冷液相区(玻璃化温度Tg和晶化温度Tx之间)和异质铝/镁合金的常规热挤压温度范围内,达到设定挤压温度后再放入合金材料,减少非晶合金的热状态时间,防止发生晶化;3)将设定高度比的非晶合金、异质合金放入挤压腔内;非晶合金与铝/镁合金的高度比优选为1:1—1:3,在比例下,保证凸模在挤压模腔内的长度,保证凸模竖直挤压,同时通过限定挤压坯料总高度来限定挤压时间,防止非晶保温时间过长发生晶化,非晶合金与铝/镁合金的总高度<(挤压速度x10min),以保证非晶合金不发生晶化。4)在挤压腔内凸模以设定的速度对非晶合金、异质合金进行挤压;通过导向套对工件进行较直,非晶合金在高速下挤压容易导致挤压力过大,使非晶合金发生晶化,因此,优选方案是,锆基非晶与铝/镁合金共同挤压的速度设置为2--5mm/min。5)挤压结束后,卸载凸模的挤压力,停止加热,对模具进行降温;6)拆除凸模,收集成型的工件。成型件的取样过程为:先拆卸导向套,然后拆卸紧固压板,将凹模拼块及工件一起从夹紧套中取出,分离凹模拼块,得到工件;导向套和凹模都是拼块,都是为了取样方便。钛合金、镁合金和铝合金是目前最常用的三种轻量化合金材料,但每种材料的热挤压适合温度不同,铝/镁合金常规热挤压温度分别为250-550℃和300-450℃,和锆基非晶的过冷液相区(350℃-500℃)有相当区间长度的重合,钛合金的热挤压温度一般为700-900℃,和锆基非晶的过冷液相区不重合。因此,在本文档来自技高网
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一种非晶合金热挤压装置

【技术保护点】
一种非晶合金热挤压装置,其特征在于,包括:凸模和带有挤压腔的凹模,在挤压腔内设置非晶合金与异质合金,凸模在外力作用下对挤压腔内的非晶合金与异质合金进行挤压,凹模内设置用于对非晶合金与异质合金进行加热的电热元件,非晶合金与异质合金受热后在凸模的挤压作用下进入到成型腔内成型,成型腔的体积小于挤压腔的体积。

【技术特征摘要】
1.一种非晶合金热挤压装置,其特征在于,包括:凸模和带有挤压腔的凹模,在挤压腔内设置非晶合金与异质合金,凸模在外力作用下对挤压腔内的非晶合金与异质合金进行挤压,凹模内设置用于对非晶合金与异质合金进行加热的电热元件,非晶合金与异质合金受热后在凸模的挤压作用下进入到成型腔内成型,成型腔的体积小于挤压腔的体积。2.如权利要求1所述的一种非晶合金热挤压装置,其特征在于,所述凹模包括至少两个拼块,拼块拼装形成所述的挤压腔,在所述凹模的外部套有用于环向挤压凹模的夹紧套。3.如权利要求2所述的一种非晶合金热挤压装置,其特征在于,所述凹模为倒圆台形状;所述夹紧套内部与所述凹模紧密贴合。4.如权利要求2所述的一种非晶合金热挤压装置,其特征在于,所述凹模上表面高于所述夹紧套的上表面,凹模下表面稍高于夹紧套的下表面。5.如权利要求4所述的一种非晶合金热挤压装置,其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员:蒋芮李辉平刘海娟侯弘历贺连芳张春芝
申请(专利权)人:山东科技大学
类型:新型
国别省市:山东,37

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