一种多向压缩模具制造技术

本实用新型专利技术公开一种多向压缩模具，包括冲头、墩筒、模座、支座，墩筒上设有通孔，冲头的一端与墩筒的通孔紧密配合并沿墩筒的通孔自由滑动，墩筒设置在模座上面，模座设置在支座上；本实用新型专利技术无需更换墩筒便可以实现不同长度试样的挤压，并且可以方便地取出试样，大大节约挤压时间与成本，拓宽了多向压缩挤压金属的范围。

A multi direction compression mould

The utility model discloses a multi compression mold, including punch, pier barrel, mold base, bearing, pier cylinder is provided with a through hole, the through hole punch cylinder with one end of the pier is tightly matched with the through hole and the free sliding along the cylinder pier, pier cylinder is arranged in the die seat above, mold base is arranged on the supporting seat; the utility model does not need to replace the extrusion cylinder pier can realize different length of the sample, and the sample can be removed easily, greatly saves the time and cost of extrusion, to widen the scope of multi axial compression metal extrusion.

【技术实现步骤摘要】
一种多向压缩模具
本技术涉及一种多向压缩模具，属于材料塑性加工

技术介绍
大塑性变形(SeverePlasticDeformation，SPD)技术制备超细晶材料是通过外界施加较强的载荷，使具有大晶粒尺寸的金属或合金发生强烈的塑性变形，达到组织细化的目的。目前较为常见的大塑性变形方法有高压扭转变形(HighPressingTorrision,HPT)、累积叠轧技术(AccμmulativeRollingBonding,ARB)、多向压缩(Multi-axialCompression,MAC)、等通道转角挤压(Equalchannelangularpressing,ECAP)、循环挤压(CyclicExtrusionandCompression,CEC)和超声喷丸(UltrasonicShotPeening,USP)等。若大塑性变形技术能广泛应用于工业领域，则可以大批量生产性能优异的块体纳米材料。因此大塑性变形技术是目前科学界研究的热门技术之一。多向压缩是一种自由锻工艺，多向压缩是将材料放到内腔横截面和材料纵截面一样大小的模具中进行压缩变形，保证变形前后材料的横截面积保持不变。变形后将试样旋转90°后再放入模具中进行压缩，如此反复使X、Y、Z三面都产生一定的应变量。多向压缩通过反复压缩，不断累积变形量从而达到细化晶粒，提高材料力学性能的效果。多向压缩与多向锻造相比，能够更精确地控制变形量，有利于参数化分析。杨续跃等利用多向压缩制备出超细晶的铜合金，将固溶处理后的铜合金沿x、y和z的3个方向进行多向循环压缩，每压一道次变换一次方向，压缩结束后进行去应力退火，实验发现多向压缩的累积变形量越大，退火后试样的晶粒越细小，断后伸长率越高。多向压缩过程中材料的应变量的计算公式如下：(1.1)式中ε为变形量；n为变形道次；H为变形前的高度；h为变形后的高度。传统的多向压缩模具无法适应不同长度的试样，并且存在取样困难、强度较低等缺陷。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的缺点，本技术提出一种多向压缩模具，包括冲头1、墩筒3、模座4、支座6，墩筒3上设有通孔，冲头1的一端与墩筒3上的通孔紧密配合并沿墩筒3上的通孔自由滑动，墩筒3设置在模座4上，模座4设置在支座6上。所述墩筒3通过定位销Ⅱ7固定设置在模座4上面，模座4通过定位销Ⅰ5固定设置在支座6上。所述墩筒3的通孔内部设有垫片2，数量为1个以上，根据试样需要进行选择设置垫片2后，选择合适的冲头1，冲头1与垫片2内壁配合并沿垫片2内壁自由滑动，垫片2可以为侧面剖视图为Γ字形结构或带外缘的中空柱状结构。所述支座6上设有脱模口9，取样时，取出模座4，冲头1对试样8施加载荷，试样8被冲头1从支座6上的脱模口9顶出，非常便捷地取出试样8。所述冲头1、垫片2、墩筒3、模座4、定位销Ⅰ5、支座6、定位销Ⅱ7的材料为9CrSi、12CrNi3A钢、12Cr2Ni4A钢或其他的具有一定刚性的冷作模具钢或热作模具钢。使用时，先根据试样8的情况确认是否需要选择垫片，如果需要则选择合适的垫片2尺寸、数量，将选定的垫片2放入墩筒3内，将试样8按照合适的方向放入墩筒3垫片2内部，使用冲头1向下挤压试样8，挤压结束后，取下定位销Ⅰ5和定位销Ⅱ7，拿掉模座4，使用定位销Ⅰ5将墩筒3固定在支座6上，冲头1对试样8施加载荷，试样8被冲头1从脱模口9顶出，非常便捷地取出试样8，一道次挤压结束后将试样8翻转后再进行压缩，如此反复使X、Y、Z三面都产生一定的应变量。本技术的有益效果是：无需更换墩筒便可以实现不同长度试样的挤压，并且可以较方便地取出试样，大大节约挤压时间与成本，拓宽了多向压缩挤压金属的范围。附图说明图1为本技术多向压缩模具(1个带外缘的镂空柱状结构垫片)的结构示意图；图2为本技术多向压缩模具模座的俯视图；图3为本技术多向压缩模具支座的俯视图；图4为本技术多向压缩模具(1个带外缘的镂空柱状结构垫片)取样示意图；图5为实施例1多向压缩3道次后IPF图（(a)为X轴、(b)为Y轴、(c)为Z轴、(d)为标准反极图）；图6为本技术多向压缩模具(1个侧面剖视图为Γ字形结构垫片)的结构示意图；图中：1-冲头，2-垫片，3-镦筒，4-模座，5-定位销Ⅰ，6-支座，7-定位销Ⅱ，8-试样，9-脱模口。具体实施方式下面对本技术的具体实施方式作进一步详细的说明，但是本技术的保护范围不限于此。实施例1本实施例一种多向压缩模具，如图1、2、3所示，一种多向压缩模具，包括冲头1、墩筒3、模座4、定位销Ⅰ5、支座6、定位销Ⅱ7，墩筒3上设有通孔，冲头1的一端与墩筒3上的通孔紧密配合并沿墩筒3的通孔自由滑动，墩筒3设置在模座4上面并通过4个定位销Ⅱ7进行固定，模座4设置在支座6上，并通过4个定位销Ⅰ5进行固定；墩筒3的通孔内设有垫片2，垫片2为带外缘的中空柱状结构，根据试样需要确定是否需要使用垫片2，并进行选择设置垫片2后，选择合适的冲头1，冲头1与垫片2内壁配合并沿垫片2内壁自由滑动；支座6上设有脱模口9，取样时，取出模座4，冲头1对试样8施加载荷，试样8被冲头1从脱模口9顶出，非常便捷地取出试样8；冲头1、垫片2、墩筒3、模座4、定位销Ⅰ5、支座6、定位销Ⅱ7的材料为9CrSi，为具有一定刚性的冷作模具钢或热作模具钢。该实施例是利用上述模具制备出长度分别为12.5mm、15mm、17.5mm、20mm、22.5mm和25mm的6061铝合金，变形前后6061铝合金形状不变，即压缩后6061铝合金的长与压缩前6061铝合金的宽相同，由于本模具可以加入了不同厚度的垫片，能适应不同长度的铝合金挤压，可以研究形变量对压缩变形后材料的组织与性能的影响。表16061铝合金的化学成分6061铝合金的制备方法包括如下步骤：（1）均匀化退火：将6种横截面接相同，10mm×10mm是试样8的横截面积尺寸，长度分别为12.5mm、15mm、17.5mm、20mm、22.5mm和25mm的铝合金，在350℃的温度下退火3h，保温3h之后随炉冷却至室温，使用的退火装置为真空管式炉，其型号为ZR-15-9，功率4KW，最高温度1400℃；（2）室温多向压缩：首先制备规格为10mm×10mm×12.5mm的6061铝合金试样8，选择合适厚度的带外缘的中空柱状结构垫片2，使放置垫片2后模具内部底面尺寸为10mm×12.5mm，将选定的垫片2放入墩筒3内，并将垫片2和冲头涂上润滑剂，润滑剂选用的是二硫化钼与机油按照体积比1︰1混合的混合液，将试样8放入墩筒3的垫片2内部，试样8放入时试样8向下的底部尺寸为10mm×10mm，使用冲头向下挤压试样8，挤压结束后，取下4个定位销Ⅰ5和4个定位销Ⅱ7，拿掉模座4，使用4个定位销Ⅰ5将墩筒3固定在支座6上，如图4所示，冲头1对试样8施加载荷，试样8被冲头从脱模口9顶出，非常便捷地取出试样8，将试样8取出来后，接着按照底部尺寸为10mm×10mm的方向继续将试样8放入模具垫片2内部，如此反复进行室温3道次多向压缩，使X、Y、Z三面都产生一定的应变量，每道次按X→Y→Z→X方式进行，当挤压完一种长度的铝合金后选择合适的垫片2尺寸、垫片2数量、冲头1尺寸，照此方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多向压缩模具，其特征在于，包括冲头（1）、墩筒（3）、模座（4）、支座（6），墩筒（3）上设有通孔，冲头（1）的一端与墩筒（3）上的通孔紧密配合并沿墩筒（3）上的通孔自由滑动，墩筒（3）设置在模座（4）上，模座（4）设置在支座（6）上。

【技术特征摘要】
1.一种多向压缩模具，其特征在于，包括冲头（1）、墩筒（3）、模座（4）、支座（6），墩筒（3）上设有通孔，冲头（1）的一端与墩筒（3）上的通孔紧密配合并沿墩筒（3）上的通孔自由滑动，墩筒（3）设置在模座（4）上，模座（4）设置在支座（6）上。2.根据权利要求1所述多向压缩模具，其特征在于，墩筒（3）通过定位销Ⅱ（7）固定设置在模座（4）上面，模座（4）通过定位销Ⅰ（5）固定设置在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军丽，章震威，张清龙，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：新型
国别省市：云南,53