一种金属材料剧烈塑性变形挤压模具制造技术

本实用新型专利技术公开了一种金属材料剧烈塑性变形挤压模具，包括挤压筒、挤压杆、挤压杆模座及挤压垫块；挤压筒中设置挤压通道，挤压试样设置在挤压通道中；挤压通道包括竖向挤压通道及横向挤压通道；竖向挤压通道的上端与挤压筒的上表面贯通，下端与横向挤压通道的一端连通，横向挤压通道的另一端与挤压筒的侧壁表面贯通；挤压杆穿插在竖向挤压通道中，挤压杆的上端与挤压杆模座固定连接，挤压杆的下端与挤压试样接触；挤压杆与挤压试样之间设置挤压垫块；本实用新型专利技术通过在挤压杆与挤压试样之间设置挤压垫块，试验过程中，避免了挤压试样在挤压过程中出现反挤现象造成试验失败的情况，减小了挤压力，提高了试验成功率，测试结果准确。

【技术实现步骤摘要】
一种金属材料剧烈塑性变形挤压模具
本技术涉及金属材料剧烈塑性变形
，特别涉及一种金属材料剧烈塑性变形模具。
技术介绍
超细晶/纳米晶金属材料具有强度高、耐磨损，优良的疲劳性能及蠕变性能等一系列优点，在航空航天、汽车船舶、生物医用等行业具有非常广泛的应用前景。超细晶/纳米晶金属材料的制备采用剧烈塑性变形挤压模具来完成。传统的剧烈塑性变形挤压模具结构复杂，制备工艺繁琐，成品率较低，大大限制了超细晶/纳米晶金属材料的应用范围；此外，传统的挤压模具由于试样与模具之间间隙较大，配合较差，导致挤压过程中金属材料出现反挤现象；金属流动至挤压杆与模具之间，需要非常大的外加挤压力才能继续进行，使得挤压杆受到巨大的外力，常常会出现挤压杆断裂或者金属不能继续流动的现象，而导致挤压失败的情况。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本技术提供了一种金属材料剧烈塑性变形模具，以解决试样在挤压过程出现反挤现象，导致挤压试验失败的技术问题，满足不同金属材料的剧烈塑性变形挤压工艺，结构简单，易加工。为达到上述目的，本技术采用的技术方案为：本技术提供了一种金属材料剧烈塑性变形挤压模具，包括挤压筒、挤压杆、挤压杆模座及挤压垫块；挤压筒中设置挤压通道，挤压试样设置在挤压通道中；挤压通道包括竖向挤压通道及横向挤压通道；竖向挤压通道的上端与挤压筒的上表面贯通，下端与横向挤压通道的一端连通，横向挤压通道的另一端与挤压筒的侧壁表面贯通；挤压杆穿插在竖向挤压通道中，挤压杆的上端与挤压杆模座固定连接，挤压杆的下端与挤压试样接触；挤压杆与挤压试样之间设置挤压垫块，挤压垫块的横截面尺寸与挤压通道的横断面尺寸相匹配。进一步的，竖向挤压通道与横向挤压通道之间的夹角与挤压试样的材质属性相匹配。进一步的，竖向挤压通道与横向挤压通道的拐角处设置为圆弧倒角。进一步的，挤压通道的截面为圆形、方形或矩形。进一步的，挤压通道的表面涂抹有润滑剂；润滑剂采用MnS2和石墨乳的混合物。进一步的，挤压筒包括上挤压筒、下挤压筒及紧固件；上挤压筒设置在下挤压筒的上方，并通过紧固件可拆卸连接；竖向挤压通道贯穿上挤压筒的纵向轴线设置，上挤压筒的下端面设置有上半圆槽，下挤压筒的上端面设置下半圆槽，上半圆槽与下半圆槽紧密配合形成横向挤压通道。进一步的，挤压杆模座的中间设置有上大下小的杯锥状通孔，挤压杆的上端设置有杯锥状杆头，杯锥状杆头配合设置在杯锥状通孔内，将挤压杆与挤压杆模座压紧固定连接在一起。进一步的，挤压杆的杯锥状杆头与挤压杆模座的杯锥状通孔之间设置有防滑垫。进一步的，挤压杆模座的杯锥状通孔的下边部设置为圆弧倒角。与现有技术相比，本技术的有益效果为：本技术提供了一种金属材料剧烈塑性变形模具，通过在挤压杆与挤压试样之间设置挤压垫块，挤压垫块在挤压杆与挤压试样之间形成阻隔，试验过程中，避免了挤压试样在挤压过程中出现反挤现象造成试验失败的情况，减小了挤压力，提高了试验成功率，测试结果准确。进一步的，将竖向挤压通道与横向挤压通道之间的夹角与挤压试样的材质竖向相匹配设置，确保了不同金属材料在竖向挤压通道与横向挤压通道的拐角处能够发生剧烈塑性变形，实现了将金属材料的晶粒细化至超细晶或纳米晶。进一步的，将竖向挤压通道与横向挤压通道的拐角处设置为圆弧倒角，便于挤压试样在挤压过程中流动，确保了试验的顺利进行。进一步的，通过将挤压通道的截面设置为圆形、方形或矩形等形状，形状及尺寸范围较大，大大增加了挤压模具在金属材料剧烈塑性变形中的应用范围。进一步的，将挤压筒设置为上下两个部分，并通过紧固件可拆卸连接，方便试验结束后打开挤压模具取出挤压试样并清理挤压模具的挤压通道。进一步的，通过在挤压杆和挤压杆模座设置防滑垫，有效增加了挤压杆与挤压杆模座之间的摩擦力，并消除了挤压杆产生应力集中和机械损伤。进一步的，通过将挤压杆模座的杯锥状通孔的下边部设置为圆弧倒角，消除了在挤压过程中挤压杆产生应力集中。本技术所述的一种金属材料剧烈塑性变形挤压模具，能够应用于制备超细晶/纳米晶金属材料剧烈塑性变形过程中，满足对不同金属材料的剧烈塑性变形挤压工艺，模具结构简单，容易加工，使用范围广，挤压过程安全稳定，可通过剧烈塑性变形挤压出表面光滑无裂纹的超细晶/纳米晶金属材料，使用方便，试验效果较好。附图说明图1为本技术所述的一种金属材料剧烈塑性变形挤压模具的装配结构示意图；图2为实施例1中的超细晶工业纯钛TA1挤压试样的透射电镜图；图3为实施例1中的超细晶工业纯钛TA1挤压试样的应力-应变曲线图；图4为实施例2中的超细晶/纳米晶工业纯钛挤压试样的透射电镜图；图5为实施例2中的超细晶/纳米晶工业纯钛挤压试样的应力-应变曲线图。其中，1挤压筒，2挤压杆，3挤压杆模座，4挤压垫块，5防滑垫，6挤压试样；11挤压通道；101上挤压筒，102下挤压筒，103紧固件。具体实施方式下面结合具体实施方式对本技术作进一步详细说明。如附图1所示，本技术提供了一种金属材料剧烈塑性变形挤压模具，包括挤压筒1、挤压杆2、挤压杆模座3及挤压垫块4；挤压筒1中设置有挤压通道11，挤压试样6放置在挤压通道11中；挤压杆2穿插在竖向挤压通道中，挤压杆2的上端与挤压杆模座3固定连接，挤压杆2的下端与挤压试样6接触；挤压杆2与挤压试样6之间设置挤压垫块4，挤压垫块4能够在挤压通道11内上下滑动，挤压垫块4的横截面与挤压通道11的横断面相同，且挤压垫块4的外径尺寸与挤压通道11的内径尺寸相匹配；挤压垫块4的高度为10-15mm。挤压通道11包括竖向挤压通道及横向挤压通道；竖向挤压通道的上端与挤压筒1的上表面贯通，竖向挤压通道的中心线与挤压筒1的中心线重合；竖向挤压通道的下端与横向挤压通道的一端连通，横向挤压通道的另一端与挤压筒1的侧壁表面贯通。竖向挤压通道与横向挤压通道之间的夹角与挤压试样6的材质属性相匹配，竖向挤压通道与横向挤压通道之间的夹角大小为90°-135°，确保了不同金属材料在竖向挤压通道与横向挤压通道的拐角处能够发生剧烈塑性变形，实现了将金属材料的晶粒细化至超细晶或纳米晶；竖向挤压通道与横向挤压通道的拐角处设置为圆弧倒角，便于挤压试样在挤压过程中流动，确保了试验的顺利进行。挤压通道11的截面为圆形、方形或矩形，形状及尺寸范围较大，大大增加了挤压模具在金属材料剧烈塑性变形中的应用范围。挤压通道11的表面涂抹有润滑剂，润滑剂采用MnS2和石墨乳的混合物；其中，MnS2和石墨乳按质量比为1：3的比例混合。挤压筒1包括上挤压筒101、下挤压筒102及紧固件103；上挤压筒101设置在下挤压筒102的上方，并通过紧固件103可拆卸连接，紧固件103采用螺栓或紧固螺钉；竖向挤压通道贯穿上挤压筒101的纵向轴线设置，上挤压筒101的下端面设置有上半圆槽，下挤压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属材料剧烈塑性变形挤压模具，其特征在于，包括挤压筒(1)、挤压杆(2)、挤压杆模座(3)及挤压垫块(4)；挤压筒(1)中设置挤压通道(11)，挤压试样(6)设置在挤压通道(11)中；挤压通道(11)包括竖向挤压通道及横向挤压通道；竖向挤压通道的上端与挤压筒(1)的上表面贯通，下端与横向挤压通道的一端连通，横向挤压通道的另一端与挤压筒(1)的侧壁表面贯通；/n挤压杆(2)穿插在竖向挤压通道中，挤压杆(2)的上端与挤压杆模座(3)固定连接，挤压杆(2)的下端与挤压试样(6)接触；挤压杆(2)与挤压试样(6)之间设置挤压垫块(4)，挤压垫块(4)的横截面尺寸与挤压通道(11)的横断面尺寸相匹配。/n

【技术特征摘要】
1.一种金属材料剧烈塑性变形挤压模具，其特征在于，包括挤压筒(1)、挤压杆(2)、挤压杆模座(3)及挤压垫块(4)；挤压筒(1)中设置挤压通道(11)，挤压试样(6)设置在挤压通道(11)中；挤压通道(11)包括竖向挤压通道及横向挤压通道；竖向挤压通道的上端与挤压筒(1)的上表面贯通，下端与横向挤压通道的一端连通，横向挤压通道的另一端与挤压筒(1)的侧壁表面贯通；
挤压杆(2)穿插在竖向挤压通道中，挤压杆(2)的上端与挤压杆模座(3)固定连接，挤压杆(2)的下端与挤压试样(6)接触；挤压杆(2)与挤压试样(6)之间设置挤压垫块(4)，挤压垫块(4)的横截面尺寸与挤压通道(11)的横断面尺寸相匹配。


2.根据权利要求1所述的一种金属材料剧烈塑性变形挤压模具，其特征在于，竖向挤压通道与横向挤压通道之间的夹角与挤压试样(6)的材质属性相匹配。


3.根据权利要求1所述的一种金属材料剧烈塑性变形挤压模具，其特征在于，竖向挤压通道与横向挤压通道的拐角处设置为圆弧倒角。


4.根据权利要求1所述的一种金属材料剧烈塑性变形挤压模具，其特征在于，挤压通道(11)的截面为圆形、方形或矩形。


5.根据权利要求4所述的一种金属材料剧...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗雷，段西明，吴维维，杨西荣，刘晓燕，王苗，张琪，高飞龙，王敬忠，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61