一种等通道转角挤压与往复式挤扭复合成形装置及方法制造方法及图纸

一种等通道转角挤压与往复式挤扭复合成形装置及方法，属于挤压加工技术领域。本发明专利技术为了解决现有大塑性变形方法制备超细晶工序复杂并且制备成本高的问题。本发明专利技术的技术要点是：由两个等通道转角挤压通道和挤扭通道构成U字形挤压通道；U字形挤压通道各处横截面均为正方形，且横截面积不变，挤扭通道的横截面沿着挤压方向发生了90度的扭转。本发明专利技术的成形步骤为：将装置及胚料及置于压力机上，将装置、胚料加热到指定温度，并保持温度恒定，冲头下行胚料依次完成等通道转角挤压、挤扭和等通道转角挤压，冲头行程到达极限后，冲头取出，在另一侧完成上述挤压步骤，如此往复的运行，最终成形所需的超细晶材料。本发明专利技术用于材料塑性成形加工中。

Equal channel corner extrusion and reciprocating extrusion torsion composite forming device and method

The utility model relates to an equal channel angle extrusion and reciprocating extrusion torsion composite forming device and a method thereof, belonging to the technical field of extrusion processing. The invention aims to solve the problem that the existing large plastic deformation method has complicated preparation process and high preparation cost. The technical proposal of the invention is composed of two equal channel angular extrusion channel and twist extrusion channel U shaped extrusion channel; U shaped cross section are extrusion channel throughout the square, and the cross-sectional area of the same, the cross section along the extrusion direction of twist extrusion channel reversed 90 degrees. The forming step of the invention is that the device and the stock and in the press, the device, the blank is heated to the specified temperature, and keep the temperature constant, punch down the blank in order to complete twist extrusion and equal channel angular extrusion ECAP, the punch stroke limit, punch out, on the other side to complete the extrusion step, so the reciprocating operation, eventually forming ultrafine grained materials required. The invention is applied to plastic forming processing of materials.

【技术实现步骤摘要】
一种等通道转角挤压与往复式挤扭复合成形装置及方法
本专利技术涉及一种复合的大塑性变形成型装置及方法，具体涉及一种等通道转角挤压与往复式挤扭复合成形装置及方法，属于挤压加工

技术介绍
当今世界随着航空航天技术、军事装备和交通工具等领域的迅猛发展，对高性能金属材料特别是对高比强材料的需求日益增长.制备具有高比强度和良好塑性相匹配的材料，一直是各国材料科学和材料工程研究的热点，也是国际材料领域竞争最激烈的领域之一.就目前各国的研究现状来看，合金化强化、形变强化、细晶强化和固溶—沉淀强化是常用的提升材料组织性能的主要途径.近年来，国际上本领域的大量研究成果证明，单纯依赖某一两种强化机制来提升材料的综合性能是十分有限的，将多种机制有机组合，不仅能充分挖掘材料的性能，也是材料科学发展的必然趋势。大塑性变形技术作为一种制备超细晶材料的有效方式而出现。传统的大塑性变形技术有等通道转角挤压、高压扭转、多向锻造、往复挤压、累积叠轧等。但这些工艺的局限性也很明显，如每次加工获得的塑性变形量较小，需要多次加工，才能获得更大的塑性变形量。因此，设计一种高效制备超细晶材料的装置及方法具有非常重要的意义。
技术实现思路
在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。鉴于此，为了克服上述现有的大塑性变形方法工序众多、工艺要求较高的问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种等通道转角挤压与往复式挤扭复合成形装置及方法，型腔由两个等通道转角挤压型腔和一个挤扭型腔组成，能够加工出力学性能良好的超细晶材料。方案一：本专利技术提出的一种等通道转角挤压与往复式挤扭复合成形装置，包括冲头、模套、垫板和型腔；所述模套安装在垫板上，模套上开设有多个加热棒安装孔，所述型腔设置在模套内，型腔开设有等通道转角挤压通道一、挤扭通道和等通道转角挤压通道二，所述等通道转角挤压通道一、挤扭通道和等通道转角挤压通道二构成U字形复合挤压通道，等通道转角挤压通道一、挤扭通道、等通道转角挤压通道二的横截面均为正方形，且横截面积不变，所述挤扭通道的横截面沿着挤压方向发生了90度的扭转，冲头与等通道转角挤压通道一和等通道转角挤压通道二配合。胚料反复的经过等通道转角挤压通道一、挤扭通道和等通道转角挤压通道二，随着胚料经过挤压通道到的次数增加，胚料的晶粒逐步的细化，最后达到要求晶粒大小。进一步地：所述等通道转角挤压通道一和等通道转角挤压通道二的模具内角模具外角相等，等通道转角挤压通道一和等通道转角挤压通道二的模具内角半径Rint和模具外角半径Rext相等；模具内角为90°；模具内角半径Rint为10mm。进一步地：所述型腔是由两个半模拼合而成。进一步地：所述模套上设置有十二个加热棒安装孔。模具挤压过程中靠加热棒保持恒定的温度。进一步地：所述模套的内表面和型腔的外表面均为斜面，两者通过一个楔紧斜面来进行装配。方案二：本专利技术提出的一种等通道转角挤压与往复式挤扭复合成形方法，该方法是基于方案一所述一种等通道转角挤压与往复式挤扭复合成形装置实现的，具体步骤：一、将等通道转角挤压与往复式挤扭复合成形装置、胚料放置在压力机上，并利用加热棒将成形装置及胚料加热到指定温度，并保持温度恒定；二、冲头下行，首先在等通道转角挤压通道一的转角处胚料由于镦粗剪切作用，胚料实现晶粒的第一次细化；三、冲头继续下行，在挤扭通道，胚料由于滑移和孪生作用发生晶粒的再次细化；四、冲头继续下行，在等通道转角挤压通道二转角处胚料由于镦粗剪切作用，胚料实现晶粒的第三次细化；五、冲头到达行程极限，压力机复位，将冲头取出放在等通道转角挤压通道二处，冲头再次下行依次经过等通道转角挤压通道二、挤扭通道和等通道转角挤压通道一，完成胚料晶粒的进一步细化；六、如此往复的进行下去，以得到所需的超细晶材料。进一步地：所述胚料为轻合金材料。进一步地：所述胚料为镁合金或铝合金材料。本专利技术所达到的效果为：一、本专利技术将等通道转角挤压和挤扭两种塑性变形技术集合到同一装置上，相较于传统的分别采用单独的加工装置进行单独方式的加工，其效率可提高3倍以上。二、本专利技术由两个等通道转角挤压通道和一个挤扭通道构成，能够增强胚料加工的连续性，提高生产效率。三、本专利技术的装置可以根据要求，往复进行，直到或得所需的细晶材料。四、本专利技术成本较为低廉，且生产效率高，可用于超细晶材料的制备附图说明图1是本专利技术的半剖结构图；图2是本专利技术的整体结构立体图；图3是等通道转角挤压通道和往复式挤扭复合成型的的一个半模的分体图；图4是本专利技术的U字形复合挤压通道立体结构图。具体实施方式在下文中将结合附图对本专利技术的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本专利技术公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与根据本专利技术的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。如附图所示本专利技术的实施例提供了一种等通道转角挤压与往复式挤扭复合成形装置，包括冲头1、模套3、垫板4和型腔5；所述模套3安装在垫板4上，模套3上开设有多个加热棒安装孔6，所述型腔5设置在模套3内，型腔5开设有等通道转角挤压通道一5-1、挤扭通道5-2和等通道转角挤压通道二5-2，所述等通道转角挤压通道一5-1、挤扭通道5-2和等通道转角挤压通道二5-2构成U字形复合挤压通道，等通道转角挤压通道一5-1、挤扭通道5-2、等通道转角挤压通道二5-2的横截面均为正方形，且横截面积不变，所述挤扭通道5-2的横截面沿着挤压方向发生了90度的扭转，冲头1与等通道转角挤压通道一5-1和等通道转角挤压通道二5-2配合。胚料反复的经过等通道转角挤压通道一5-1、挤扭通道5-2和等通道转角挤压通道二5-2，随着胚料经过挤压通道到的次数增加，胚料的晶粒逐步的细化，最后达到要求晶粒大小。所述等通道转角挤压通道一5-1和等通道转角挤压通道二5-2的模具内角和模具外角相等、等通道转角挤压通道一5-1和等通道转角挤压通道二5-2的模具内角半径Rint和模具外角半径Rext相等；模具内角为90°；模具内角半径Rint为10mm。所述型腔5是由两个半模拼合而成。所述模套3上设置有十二个加热棒安装孔6。所述模套3的内表面和型腔5的外表面均为斜面，两者通过一个楔紧斜面来进行装配。一种等通道转角挤压与往复式挤扭复合成形方法，具体步骤：一、将等通道转角挤压与往复式挤扭复合成形装置、胚料2放置在压力机上，并利用加热棒将成形装置及胚料加热到指定温度，并保持温度恒定；二、冲头1下行，首先在等通道转角挤压通道一5-1的转角处胚料由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等通道转角挤压与往复式挤扭复合成形装置，其特征在于：包括冲头(1)、模套(3)、垫板(4)和型腔(5)；所述模套(3)安装在垫板(4)上，模套(3)上开设有多个加热棒安装孔(6)，所述型腔(5)设置在模套(3)内，型腔(5)开设有等通道转角挤压通道一(5‑1)、挤扭通道(5‑2)和等通道转角挤压通道二(5‑2)，所述等通道转角挤压通道一(5‑1)、挤扭通道(5‑2)和等通道转角挤压通道二(5‑2)构成U字形复合挤压通道，等通道转角挤压通道一(5‑1)、挤扭通道(5‑2)、等通道转角挤压通道二(5‑2)的横截面均为正方形，且横截面积不变，所述挤扭通道(5‑2)的横截面沿着挤压方向发生了90度的扭转，冲头(1)与等通道转角挤压通道一(5‑1)和等通道转角挤压通道二(5‑2)配合。

【技术特征摘要】
1.一种等通道转角挤压与往复式挤扭复合成形装置，其特征在于：包括冲头(1)、模套(3)、垫板(4)和型腔(5)；所述模套(3)安装在垫板(4)上，模套(3)上开设有多个加热棒安装孔(6)，所述型腔(5)设置在模套(3)内，型腔(5)开设有等通道转角挤压通道一(5-1)、挤扭通道(5-2)和等通道转角挤压通道二(5-2)，所述等通道转角挤压通道一(5-1)、挤扭通道(5-2)和等通道转角挤压通道二(5-2)构成U字形复合挤压通道，等通道转角挤压通道一(5-1)、挤扭通道(5-2)、等通道转角挤压通道二(5-2)的横截面均为正方形，且横截面积不变，所述挤扭通道(5-2)的横截面沿着挤压方向发生了90度的扭转，冲头(1)与等通道转角挤压通道一(5-1)和等通道转角挤压通道二(5-2)配合。2.根据权利要求1所述的一种等通道转角挤压与往复式挤扭复合成形装置，其特征在于：所述等通道转角挤压通道一(5-1)和等通道转角挤压通道二(5-2)的模具内角和模具外角相等、等通道转角挤压通道一(5-1)和等通道转角挤压通道二(5-2)的模具内角半径Rint和模具外角半径Rext相等；模具内角为90°；模具内角半径Rint为10mm。3.根据权利要求1或2所述的一种等通道转角挤压与往复式挤扭复合成形装置，其特征在于：所述型腔(5)是由两个半模拼合而成。4.根据权利要求3所述的一种等通道转角挤压与往复式挤扭复合成形装置，其特征在于：所述模套(3)上设置有十二个加热棒...

【专利技术属性】
技术研发人员：于彦东，李磊，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23