一种平行双通道ECAP-Conform方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于材料挤压技术领域，公开的一种平行双通道ECAP‑Conform方法及装置；包括螺栓、边缘带有矩形凹槽的挤压轮、压实轮、上模、下模、挡料块、挤压模具等；以具有一定长度的条料或棒料为预制坯料，坯料在分别与挤压轮Ⅰ、挤压轮Ⅱ边缘矩形凹槽相接触所产生的三面主动摩擦力作用下，随轮顺时针或逆时针转过四分之一圆周，受凸入到挤压轮边缘矩形凹槽内的挡料块阻挡，矩形型腔内坯料被迫在剪切作用下转过两个ECAP中的通道交角，完成了两次剪切变形。本发明专利技术在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主要作用于坯料的两个面，等同于路径C的ECAP变形，生产效率高，挤压后材料组织性能更加均匀。

A parallel double channel ECAP-Conform method and device

The invention belongs to the field of material extrusion technology, which is an open parallel double channel ECAP Conform method and device, including a bolt, an extrusion wheel with a rectangular groove on the edge, an upper die, a lower die, a retaining block, a extrusion die, etc.; the blank is used as a preform with a certain length of strip or rod, and the blank is separately and extruded. Under the action of three sides of active friction produced by the contact of the rectangular groove of the wheel II and the wheel, the wheel is blocked by the retaining block that is convex into the rectangular groove of the edge of the extrusion wheel with the wheel clockwise or counter clockwise, and the blank in the rectangular cavity is forced to pass through the intersection angle of the two ECAP under the shear action. Two shear deformation. The invention completes two shear deformation during a continuous equal channel angular pressing process and the two shear deformation mainly acts on the two surfaces of the blank, which is equivalent to the ECAP deformation of the path C. The production efficiency is high and the material and properties of the material are even more uniform after the extrusion.

【技术实现步骤摘要】
一种平行双通道ECAP-Conform方法及装置
本专利技术属于材料挤压
，具体涉及一种平行双通道ECAP-Conform方法及装置。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：目前业内常用的现有技术为连续等通道转角挤压技术(ECAP-Conform技术)，该技术是将等通道转角挤压(ECAP)和连续挤压工艺(Conform)结合起来实现连续制备超细晶材料的技术。挤压时，坯料在挤压轮边缘矩形凹槽内与之相接触所产生的三面主动摩擦力作用下随轮旋转并通过ECAP中的通道交角，材料在ECAP通道交角处受到强烈剪切变形。根据材料挤压前后横截面尺寸不变的特性，可以实现反复挤压变形，累积大量应变，达到细化材料组织、提高材料综合性能的目的。虽然现有连续等通道转角挤压技术巧妙的将等通道转角挤压和连续挤压工艺相结合制备超细晶材料，实现了超细晶材料的大批量连续化生产，吸引大批专家学者对其开展了比较广泛的研究，但在实际应用方面该技术还表现出些许问题和不足。由于利用现有ECAP-Conform技术在一次加工过程中只能对坯料某一个方向进行一次剪切变形，如果要使材料产生大变形，往往需要使材料在某一方向剪切变形后，绕其纵轴旋转一定方向，再进行挤压，反复挤压，加工次数多，致使加工效率低下；剪切变形能够拉长等轴晶、破碎大直径晶粒、形成位错与大量特定方向的滑移带，然而，利用现有技术在某一个方向上连续进行多次剪切变形时，材料内部的等轴晶拉长方向一致，容易形成ECAP变形织构，并且在ECAP通道交角处进行剪切变形时，靠近两通道内交角的材料，其应变大，细化效果好，但在外接弧角(Φ)处，应变小，细化效果就差一些，挤压后所得材料制品组织性能不均匀。综上所述，现有技术存在的问题是：现有的ECAP-Conform技术在一次加工过程中累积应变小，产生大变形往往需加工次数多，反复挤压，加工效率低；并且现有技术存在有成型材料变形不均匀，所得材料制品组织性能均匀性差等问题。如何实现利用ECAP-Conform方法在一次加工过程高效制备组织均匀的超细晶材料，以满足实际科研与生产的需要是当今材料研究亟待解决的难题。
技术实现思路
在ECAP工艺中目前有一个重要的新进展为平行双通道转角挤压，即平行双通道ECAP工艺，实质是在一次挤压过程中完成两次剪切变形。该工艺不仅可以有效减少挤压次数，而且使挤压后的材料均匀性比单通道挤压材料的均匀性高得多(ProgressinMaterialsScience,2000,45(2):886-891)。由此，针对现有ECAP-Conform技术存在的问题，综合优化改进现有ECAP-Conform装置(有色金属工程,2008,60(4):18-21)，本专利技术开创性的提出了一种平行双通道ECAP-Conform方法及装置，解决了现有ECAP-Conform技术中挤压材料不均匀，工艺繁琐，效率低等问题。本专利技术是这样实现的，平行双通道ECAP-Conform方法是以一定长度的条料或棒料为原材料，一次连续等通道转角挤压过程中，坯料在分别与挤压轮Ⅰ、挤压轮Ⅱ边缘矩形凹槽相接触所产生的三面主动摩擦力作用下随轮旋转并通过连接两挤压轮边缘矩形型腔的水平通道，同时，受凸入到挤压轮边缘矩形凹槽内的挡料块阻挡，型腔内坯料被迫在剪切作用下转过两个ECAP中的通道交角，完成了两次剪切变形且两次剪切变形分别作用于坯料的两个面，等同于路径C的ECAP变形(每次挤压后坯料绕纵轴旋转180°再挤压第二次)，相当于两次现有ECAP-Conform加工变形。进一步，所述平行双通道ECAP-Conform方法具体包括：(1)将一定长度的第一预制坯料送入挤压轮Ⅰ边缘的矩形凹槽内，坯料前端与凹槽咬合，同时坯料还被静约束模(由上模和下模组成)限制在型腔内，受轮Ⅰ内矩形凹槽与之相接触所产生的三面主动摩擦力作用，随轮进行旋转运动；(2)当坯料顺时针转过四分之一圆周时，凸入到挤压轮Ⅰ边缘矩形凹槽内的挡料块阻挡住矩形型腔内坯料并迫使其在剪切作用下转过一定角度(ECAP中的通道交角)，实现第一次剪切变形；(3)经过第一次剪切变形后的坯料沿连接两挤压轮边缘矩形型腔的水平通道继续向前运动；(4)在压实轮作用下，通过水平通道后的坯料前端与挤压轮Ⅱ内矩形凹槽咬合并随轮Ⅱ进行旋转运动，逆时针转过四分之一圆周时，同样，受凸入到挤压轮Ⅱ边缘矩形凹槽内的挡料块阻挡，矩形型腔内坯料被迫在剪切作用下转过一定角度，完成第二次剪切变形；(5)受两次剪切作用后的坯料在出口处经不同挤压模具作用，既可以满足坯料截面形状、尺寸不发生变化，也可以成型其它所需端面形状和尺寸的挤压制品；(6)同样地，继续放入第二预制坯料，第三预制坯料，……，从而完成更多预制坯料的挤压成形。本专利技术的另一目的在于提供一种新型平行双通道ECAP-Conform装置，装置包括螺栓、上模、下模、边缘带有矩形凹槽的挤压轮Ⅰ和挤压轮Ⅱ、压实轮、挡料块、挤压模具等。所述挤压轮Ⅰ、挤压轮Ⅱ及压实轮均镶装于静约束模内(挤压轮与压实轮之间距离可适当调节)；挤压模具镶嵌在出口处的静约束模上；上模的下表面设有向下的腔体，下模的上表面设有向上的腔体。进一步，所述新型平行双通道ECAP-Conform装置的上模和下模腔体的四周均匀分布有螺栓孔；通过螺栓紧固，上模、下模及挡料块接触面完全贴合，所组成的型腔壁与挤压轮外圆周面紧密结合，构成一个环挤压轮外圆周的矩形挤压型腔，所形成的水平型腔成为连接挤压轮边缘矩形型腔的平行通道。在挤压轮Ⅰ顺时针转四分之一圆周和挤压轮Ⅱ逆时针转四分之一圆周处，均设置有凸入到挤压轮边缘矩形凹槽内的挡料块，对型腔内的坯料起阻挡作用。本专利技术采用的新型平行双通道ECAP-Conform方法及装置由于存在两个挤压轮作用，两个挤压轮可分属两套独立的挤压体系，对其分别进行控制，例如分别设计挤压轮直径、矩形凹槽尺寸，分别控制挤压轮转速等，能够实现本专利技术制备超细晶材料的更多功能；另外，为应对在挤压过程中坯料的变形温度超过再结晶温度时晶粒的长大趋势，可以在挤压型腔周围静约束模中均匀布置冷却循环水管道，根据材料性质，有选择性通冷却循环水冷却，对坯料进行适当冷却处理，较好的控制变形温度，以便继续进行第二次剪切变形，进一步实现连续等通道挤压工艺的连续化。本专利技术的优点及积极效果为：(1)本专利技术方法由于特殊的转角型腔，使得在一次连续等通道转角挤压完成两次剪切变形，相当于两次现有ECAP-Conform变形，与两次现有ECAP-Conform挤压样品有着相同的变形状态，效果更好，有效减少了加工次数，解决了工艺繁琐的问题，生产效率提高约5％-8％；(2)本专利技术在一次连续等通道转角挤压过程中的两次剪切变形分别主要作用于坯料的两个面，等同于路径C的ECAP变形(每次挤压后坯料绕纵轴旋转180°再挤压第二次)，有利于形成等轴小颗粒，达到晶粒超细化的效果，使挤压后材料组织性能更加均匀。(3)一般连续等通道挤压过程中，坯料在变形时都有较大的挤压比，形成大量位错，位错密度增加，位错相互缠结，产生加工硬化，为减少变形抗力，变形通常在高温下进行。本专利技术挤压过程中由于两压实轮作用并且坯料与挤压轮凹槽以及模具之间能够产生足够的摩擦热，不需要外部加热即可实现热挤压，减小变形抗力。(4)本专利技术充本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平行双通道ECAP‑Conform方法，其特征在于，所述平行双通道ECAP‑Conform方法以条料或棒料为预制坯料，在一次连续等通道转角挤压过程中，坯料在分别与挤压轮Ⅰ、挤压轮Ⅱ边缘矩形凹槽相接触所产生的三面主动摩擦力作用下，随轮顺时针或逆时针转过四分之一圆周，受凸入到挤压轮边缘矩形凹槽内的挡料块阻挡，矩形型腔内坯料被迫在剪切作用下转过两个ECAP中的通道交角，完成两次剪切变形且两次剪切变形分别作用于坯料的两个面，等同于路径C的ECAP变形。

【技术特征摘要】
1.一种平行双通道ECAP-Conform方法，其特征在于，所述平行双通道ECAP-Conform方法以条料或棒料为预制坯料，在一次连续等通道转角挤压过程中，坯料在分别与挤压轮Ⅰ、挤压轮Ⅱ边缘矩形凹槽相接触所产生的三面主动摩擦力作用下，随轮顺时针或逆时针转过四分之一圆周，受凸入到挤压轮边缘矩形凹槽内的挡料块阻挡，矩形型腔内坯料被迫在剪切作用下转过两个ECAP中的通道交角，完成两次剪切变形且两次剪切变形分别作用于坯料的两个面，等同于路径C的ECAP变形。2.如权利要求1所述的平行双通道ECAP-Conform方法，其特征在于，所述平行双通道ECAP-Conform方法具体包括：(1)将一定长度的第一预制坯料送入挤压轮Ⅰ边缘的矩形凹槽内，坯料前端与凹槽咬合，同时坯料还被静约束模限制在型腔内，受轮Ⅰ边缘矩形凹槽与之相接触所产生的三面主动摩擦力作用，随轮进行旋转运动；(2)当坯料顺时针转过四分之一圆周时，凸入到挤压轮Ⅰ边缘矩形凹槽内的挡料块阻挡住型腔内坯料并在剪切作用下转过ECAP中的通道交角，实现第一次剪切变形；(3)经过第一次剪切变形后的坯料沿连接两挤压轮边缘矩形型腔的水平通道继续向前运动；(4)在压实轮作用下，通过水平通道后的坯料前端与挤压轮Ⅱ内矩形凹槽咬合并随轮Ⅱ进行旋转运动，逆时针转过四分之一圆周时，同...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志清，樊祥泽，杨庆波，雷林，杨谋，李旭，陈鹏，吴洋，张飞，毛婳，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50