旋转通道等径角平行挤压模具制造技术

本实用新型专利技术涉及一种旋转通道等径角平行挤压模具，包括凹模和模具底座，凹模固定在模具底座上，在凹模的顶部开设有进料口，凹模的一侧设有出料口，所述的凹模呈楔形形状设置，宽度由上至下逐渐变大，其重心位于凹模的下部，凹模由前模和后模构成，且前模型腔和后模型腔相对应设置，其中，前模型腔和后模型腔内形成挤压通道，本实用新型专利技术能够使金属块体材料在一次装料过程中进行剪切方向和剪切角度的旋转，实现Bc加工路径，使得晶粒细化变得均匀，并在平行的上下等径角挤压通道中经历多次纯剪切大变形，从而实现在单道次的装料挤压过程中获得均匀而大的塑性变形量，进而制得具有超细晶粒结构的金属块体材料。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种旋转通道等径角平行挤压模具，属于金属压力加工设备

技术介绍
随着现代材料科学的发展,具有优异综合力学性能的金属材料更是引起巨大的关注。晶粒越细小，材料的强度和韧性都会提高，综合力学性能提高。超细晶材料是一种平均晶粒尺寸小于lum的细晶材料，包括亚微米晶材料和纳米晶材料。由于超细晶材料的晶粒极细，与一般的材料相比，缺陷密度比较高，晶界所占体积比例也比较高，因而具备一系列优异的力学、物理和光学方面的综合性能。大塑性变形法已经成为制备块体超细晶材料最有前途的方法之一。目前,较为常见的大塑性变形工艺主要包括：多向锻造工艺，累积叠轧焊，等径角挤压，挤扭，高压扭转等。在这几种大塑性变形工艺中，等径角挤压法(ECAP)是能连续制备大尺寸超细晶金属结构材料最有效的方法之一，具有良好的工业化应用前景。ECAP工艺路线是通过两个轴线相交且截面尺寸相等的通道，使材料在加工前后保持加工方向尺寸的稳定，则材料可以反复以相同的截面积进行加工累积大的应变量。在被加工材料挤出的过程中，因为通道的转角作用，在加工过程中材料发生剪切变形，产生大的剪切应变，由此导致位错的重排而使晶粒得到细化。为获得大的塑性应变，需对试样进行多道次挤压，根据试样在两次挤压之间旋转方向和角度的不同，把ECAP分为以下几种工艺路径：A：每次挤压后不旋转，直接进入下一道次；BA：每次挤压后旋转90°，旋转方向交替变化；BC：每次挤压后旋转90°，但旋转方向不变；C：每次挤压后试样旋转180°直进入下一道次。常规等径角挤压(ECAP)工艺单道次挤压的塑性应变在1左右。为累积足够大的塑性应变(>4)，通常的做法是进行反复多道次挤压。反复多道次挤压带来多次装料、多次加载以及试样机械加工等耗时问题。耗时问题在无损伤制备时效硬化型铝合金工艺中表现尤为突出。
技术实现思路
本技术提供一种旋转通道等径角平行挤压模具，能够使金属块体材料在一次装料过程中进行剪切方向和剪切角度的旋转，实现Bc加工路径，使得晶粒细化变得均匀，并在平行的上下等径角挤压通道中经历多次纯剪切大变形，从而实现在单道次的装料挤压过程中获得均匀而大的塑性变形量，进而制得具有超细晶粒结构的金属块体材料。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种旋转通道等径角平行挤压模具，包括凹模和模具底座，凹模固定在模具底座上，在凹模的顶部开设有进料口，凹模的一侧设有出料口，所述的凹模呈楔形形状设置，宽度由上至下逐渐变大，其重心位于凹模的下部，凹模由前模和后模构成，且前模型腔和后模型腔相对应设置，其中，前模型腔和后模型腔内形成挤压通道，该挤压通道包括上等径角平行挤压通道、下等径角平行挤压通道和旋转通道，旋转通道的两端分别与上等径角平行挤压通道、下等径角平行挤压通道相连通，上等径角平行挤压通道与进料口连通且两者垂直设置，下等径角平行挤压通道与出料口连通，且下等径角平行挤压通道与上等径角平行挤压通道呈90°设置；作为本技术的进一步优选，所述的旋转通道包括第一旋转通道和第二旋转通道，两者顺次连接，其中，第一旋转通道与上等径角平行挤压通道呈90°夹角设置，第一旋转通道与下等径角平行挤压通道平行；第二旋转通道与上等径角平行挤压通道平行设置，第二旋转通道与下等径角平行挤压通道呈90°夹角设置；其中，第一旋转通道、第二旋转通道内截面由圆形截面、椭圆形截面、圆形截面渐进变化，且第一旋转通道、第二旋转通道内各截面面积始终保持不变；作为本技术的进一步优选，所述的旋转通道等径角平行挤压模具还包括位于凹模正上方的冲头，其通过冲头固定装置将冲头紧固在外部压力机压头上，由外部压力机施加载荷压入凹模内；所述的冲头固定装置包括短T形槽用螺栓、大螺母、大垫片和冲头固定块，冲头固定块置于凹模上方，通过短T形槽用螺栓、大螺母、大垫片进行固定；作为本技术的进一步优选，所述凹模通过凹模固定装置固定在模具底座上，所述的凹模固定装置包括两个凹模固定块、长T形槽用螺栓、大螺母和大垫片，凹模固定块带倾斜内凹槽，通过长T形槽用螺栓、大螺母和大垫片固定在模具底座上，其倾斜角度与凹模楔形倾角一致，分别固定在凹模两侧，凹模固定块的倾斜内凹槽与凹模贴合固定；作为本技术的进一步优选，凹模采用Cr12MoV钢进行制造；旋转通道的内角Φ为90°，外角Ψ为20°，升角为80°，椭圆因子为1.35；作为本技术的进一步优选，第一旋转通道、第二旋转通道内截面由圆形截面、椭圆形截面、圆形截面渐进变化，其中椭圆形截面的变化角度依次为67.5°、45°、22.5°。通过以上技术方案，相对于现有技术，本技术具有以下有益效果：一是本技术能够实现一次加载完成Bc工艺路径；提出对圆棒料利用圆形—椭圆形—圆形的变截面形状的方法来改变试样在三道次等径角挤压中的剪切方向，实现了每次挤压后旋转90°，但旋转方向不变的Bc挤压工艺路线；另外由圆形到椭圆形的形状变化平缓，截面积保持不变，无尖角过渡，圆棒料的应力集中程度低，可保证圆棒料在模具内的顺利塑性流动，同时避免了由截面剧烈变化而带来的模具与坯料相互摩擦作用力，延长模具寿命。二是本技术能够缩短工艺流程，提高成形质量；发挥了等径角平行挤压工艺和扭挤工艺的技术优势，在三道次等径角平行挤压通道中间引入旋转通道，该旋转通道改变了圆棒料前进的角度同时给圆棒料带来的扭转变形增加了剪切变形区域；本专利技术缩短了工艺流程，节约了加工时间，使材料整体大塑性变形晶粒组织均匀，提高了制备率。三是本技术的模具设计合理、楔形结构方便装配和更换，结构简单可靠，能使变形前后圆棒料的横断面尺寸形状保持不变，且制造成本低，广泛适用于合金材料加工领域。附图说明下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1是本技术的优选实施例的整体结构示意图；图2是本技术的优选实施例的旋转通道内截面由圆形截面、椭圆形截面、圆形截面渐进变化形成的等距离A、B、C、D、E五个截面图；图3是本技术的优选实施例的模具凹模型腔的结构示意图；图中：1为短T形槽用螺栓，2为冲头固定块，3为冲头，4为大螺母，5为长T形槽用螺栓，6为大垫片，7为凹模固定块，8为后模，9为螺栓，10为小螺母，11为小垫片，12为前模，13为挤压通道，14为模具底座。具体实施方式现在结合附图对本技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本技术的基本结构，因此其仅显示与本技术有关的构成。为简化等径角挤压(ECAP)工艺的制备流程，减少制备时间，提出旋转通道等径角平行挤压(RotatedEqualChannelAngularPressing-ParallelChannel,RotatedECAP-PC)大塑性变形模具。该模具在一个通道内设置多个剪切变形区，通过在两个等径角挤压通道段之间设置旋转通道来改变圆棒料剪切方向和剪切角度，实现Bc加工路径，简化等径角挤压制备工艺，提高变形均匀性，同时解决了圆棒料不能在变形通道内改变剪切方向的问题。在等径角挤压工艺的基础之上不仅增加了挤压道次，且在挤压过程中改变了剪切方向，解决了等径角挤压生产效率低，耗时的问题，这样得到的材料晶粒更细，而且晶粒分布更均匀。如图1所示，本技术的一种旋转通道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转通道等径角平行挤压模具，包括凹模和模具底座，凹模固定在模具底座上，在凹模的顶部开设有进料口，凹模的一侧设有出料口，其特征在于：所述的凹模呈楔形形状设置，宽度由上至下逐渐变大，其重心位于凹模的下部，凹模由前模和后模构成，且前模型腔和后模型腔相对应设置，其中，前模型腔和后模型腔内形成挤压通道，该挤压通道包括上等径角平行挤压通道、下等径角平行挤压通道和旋转通道，旋转通道的两端分别与上等径角平行挤压通道、下等径角平行挤压通道相连通，上等径角平行挤压通道与进料口连通且两者垂直设置，下等径角平行挤压通道与出料口连通，且下等径角平行挤压通道与上等径角平行挤压通道呈90°设置。

【技术特征摘要】
1.一种旋转通道等径角平行挤压模具，包括凹模和模具底座，凹模固定在模具底座上，在凹模的顶部开设有进料口，凹模的一侧设有出料口，其特征在于：所述的凹模呈楔形形状设置，宽度由上至下逐渐变大，其重心位于凹模的下部，凹模由前模和后模构成，且前模型腔和后模型腔相对应设置，其中，前模型腔和后模型腔内形成挤压通道，该挤压通道包括上等径角平行挤压通道、下等径角平行挤压通道和旋转通道，旋转通道的两端分别与上等径角平行挤压通道、下等径角平行挤压通道相连通，上等径角平行挤压通道与进料口连通且两者垂直设置，下等径角平行挤压通道与出料口连通，且下等径角平行挤压通道与上等径角平行挤压通道呈90°设置。2.根据权利要求1所述的旋转通道等径角平行挤压模具，其特征在于：所述的旋转通道包括第一旋转通道和第二旋转通道，两者顺次连接，其中，第一旋转通道与上等径角平行挤压通道呈90°夹角设置，第一旋转通道与下等径角平行挤压通道平行；第二旋转通道与上等径角平行挤压通道平行设置，第二旋转通道与下等径角平行挤压通道呈90°夹角设置；其中，第一旋转通道、第二旋转通道内截面由圆形截面、椭圆形截面、圆形截面渐进变化，且第一旋转通道、第二旋转通道内各截面面积始终保持不变。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晖云，何敏，陈映锟，张志教，马振，祝文兴，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32