本发明专利技术多路转角挤压装置的凸模和凹模型腔配合结构属于材料挤压加工技术领域，涉及对等通道转角挤压装置的改进。它包括凸模［２］和凹模，其特征在于，所说的凸模［２］上有一个截面为正方形的导向杆［６］，在导向杆［６］的４个侧面上分布有４个不同或者相同的挤压杆［４］；所说的凹模型腔由４路挤压通道和公用导向通道［９］组成，公用导向通道［９］的４个侧面分别与４个挤压入口通道［７］的内侧面共面，公用导向通道［９］的高度大于导向杆［６］的高度。本发明专利技术显著增强了凸模刚度和使用寿命，减少了试样与模壁之间的摩擦力，独特的多路挤压通道设计不仅能同时满足不同内角Φ和截面尺寸的挤压，而且可显著提高加工效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料挤压加工
，涉及对等通道转角挤压装置的改进。
技术介绍
超细晶材料因具有不同于传统材料的优良力学性能和独特的物理性能而受到广 泛关注。剧烈塑性变形是制备超细晶材料的一种重要工艺，具体又分为高压扭转法、多向锻 造法、反复轧压法和等通道转角挤压(Equal Channel Angular Extrusion or Pressing, 简称ECAE或ECAP)法等，其中ECAE被认为是一种很有工程应用前景的超细晶制备工艺。 图1为ECAE工艺基本原理示意图，ECAE模具由两个截面相等并以一定角度相交的通道构 成，两通道的夹角为Φ，在凸模2压力的作用下，试样1在位于由两个凹模半模3组成的凹 模挤压通道的拐角处产生近似剪切变形。由于试样挤压后的截面形状未发生改变，所以可 反复多道次挤压达到不断细化晶粒的目的。目前，国内外已经发展了许多不同的ECAE挤 压模具，但这些模具存在以下主要缺点现有模具的凸模通常被设计成简单的冲头，如专 利 US7191630、US5850755、CN2584308、CN101259493、CN1792487、CN1712155、CN1704485、 CN1357420、CN200988058、CN2455398等均是如此。图2为现有ECAE模具简单冲头式凸模的 结构示意图。从材料力学角度分析，这种简单冲头式结构设计最突出的缺点是缺乏足够的 刚度。当被挤压材料的强度较高、试样高径比较大(> 2. 5)或模具内角Φ较小(< 90° ) 时，在挤压过程中冲头因受到很大反向作用力而容易发生弯曲或断裂失稳，极大限制了 ECAE模具内角选择的灵活性及可加工材料的范围和尺寸，降低了凸模的使用寿命。其次， 构成现有模具挤压通道的模壁通常是固定的，挤压时试样与模壁之间的摩擦力较大，不仅 降低了挤压试样的表面质量，也增加了凸模的承受载荷。而且，冲头突然断裂时还可能崩出 金属碎削伤及附近的操作人员，存在着一定安全隐患。另外，现有模具通常只能提供单路挤 压通道，即一次只能挤压一根试样，试样的截面尺寸和单道次的挤压应变量是确定的，如专 利 US5850755、CN1704485、CN1712155、CN1357420、KR20020093403 等都是如此，加工效率较 低。如果要调整内角Φ的大小和挤压通道的截面尺寸，需要重新设计和加工一套模具，这 就大大增加了加工和使用成本。目前，还没有一种ECAE模具可以同时满足不同内角Φ和 截面尺寸的挤压。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种能提高凸模的刚度、减少试样与模壁之间摩擦力的等 通道转角挤压装置的凸模和凹模型腔配合结构，以提高凸模的使用寿命，消除安全隐患。本 专利技术的目的之二是提出一种可同时挤压多根试样的多路等通道转角挤压装置的凸模和凹 模型腔配合结构，以提高模具的加工效率。本专利技术的目的之三是提出一种可同时满足不同 内角Φ和截面尺寸挤压的多路等通道转角挤压装置的凸模和凹模型腔配合结构，以降低 加工和使用成本。本专利技术的技术方案是多路转角挤压装置的凸模和凹模型腔配合结构，包括凸模和凹模，凸模包括压板和挤压杆，挤压杆的上端与压板的下表面连接为整体，一路凹模型腔 由位于两个分模面上的半模型腔组成，当两个分模面贴合后，两个半模型腔对合形成一路 完整的凹模型腔，一路凹模型腔包括一个由垂直的挤压入口通道和与其连通的挤压出口通 道组成的挤压通道，挤压入口通道和挤压出口通道的夹角为挤压通道的内角φ，挤压入口 通道和挤压出口通道的截面为相等的矩形，挤压入口通道的上端口位于凹模的上表面，挤 压出口通道的外端口位于凹模的侧面；其特征在于，(1)所说的凹模的水平截面为正方形，以凹模水平截面的中心为原点建立平面直 角坐标系，坐标系的X轴平行于凹模水平截面的两条对边，坐标系的Y轴平行于凹模水平截 面的另外两条对边，坐标系的X轴所在的垂直于凹模水平截面的平面为凹模的X分模面，坐 标系的Y轴所在的垂直于凹模水平截面的平面为凹模的Y分模面，X分模面和Y分模面将 凹模分隔为4个四分之一凹模，位于第一象限的是第一四分之一凹模，位于第二象限的是 第二四分之一凹模，位于第三象限的是第三四分之一凹模，位于第四象限的是第四四分之 一凹模；第一路挤压通道位于第一四分之一凹模与第二四分之一凹模之间；第二路挤压通 道位于第二四分之一凹模与第三四分之一凹模之间；第三路挤压通道位于第三四分之一凹 模与第四四分之一凹模之间；第四路挤压通道位于第四四分之一凹模与第一四分之一凹模 之间；每一路挤压通道的挤压入口通道的高度相同，4路挤压通道的截面和内角Φ的数值 不同或者相同；(2)所说的凸模上有一个截面为正方形的导向杆，导向杆的4个侧面上各有1个高 度相同的挤压杆，每个侧面与1个挤压杆连接为整体，导向杆的截面边长不小于4个挤压杆 中最大截面宽度的2倍，也不小于4个挤压杆中最大的截面长度，导向杆的高度至少为挤压 杆高度的3倍，导向杆边长的中心线与挤压杆截面长度方向的中心线重合，导向杆的上端 面与压板的下表面连接为整体，导向杆与4个挤压杆一体加工成形；4个挤压杆中的第一挤 压杆与第一路挤压通道间隙配合，从凸模的俯视方向看，4个挤压杆按照逆指针方向依次排 列，第二、第三和第四挤压杆分别与第二、第三和第四路挤压通道间隙配合；(3)所说的凹模型腔由4路挤压通道和公用导向通道组成，公用导向通道的截面 为正方形，公用导向通道与导向杆间隙配合，公用导向通道位于4路挤压入口通道的中心， 公用导向通道的4个侧面分别与4路挤压入口通道的内侧面共面，公用导向通道的高度大 于导向杆的高度。本专利技术的优点是显著增强了凸模的刚度，减少了试样与模壁之间的摩擦力，从而 提高了凸模的使用寿命，消除了安全隐患。此外，独特的多路挤压通道设计不仅能同时满足 不同内角Φ和截面尺寸的挤压，而且可显著提高加工效率，从而降低加工和使用成本。附图说明图1为ECAE工艺基本原理示意图。图2为现有ECAE模具简单冲头式凸模的结构示意图。图3为本专利技术的结构示意图。图中显示的是本专利技术的凸模和两个四分之一凹模。图4为本专利技术凸模的立体示意图，图中省略了压板。图5为本专利技术凹模的俯视图，图中箭头表示坐标轴方向。图6为本专利技术凹模的立体示意图，图中省略了一个四分之一凹模。具体实施例方式下面结合图3至图6以及实施例对本专利技术做进一步详细说明，但本专利技术的保护范 围并不局限于所述的实施例。为了便于说明，规定图中上下方向为挤压杆4的高度方向，挤 压杆4与导向杆6连接一侧截面边长的方向为挤压杆4的截面长度方向，与截面长度方向 垂直的方向为挤压杆4的截面宽度方向。多路转角挤压装置的凸模和凹模型腔配合结构，包括凸模2和凹模，凸模2包括压 板5和挤压杆4，挤压杆4的上端与压板5的下表面连接为整体，一路凹模型腔由位于两个 分模面上的半模型腔组成，当两个分模面贴合后，两个半模型腔对合形成一路完整的凹模 型腔，一路凹模型腔包括一个由垂直的挤压入口通道7和与其连通的挤压出口通道8组成 的挤压通道，挤压入口通道7和挤压出口通道8的夹角为挤压通道的内角Φ，挤压入口通道 7和挤压出口通道8的截面为相等的矩形，挤压入口通道7的上端口位于凹模的上表面，挤 压出口通道8的外端口位于凹模的侧面本文档来自技高网...
【技术保护点】
多路转角挤压装置的凸模和凹模型腔配合结构，包括凸模［２］和凹模，凸模［２］包括压板［５］和挤压杆［４］，挤压杆［４］的上端与压板［５］的下表面连接为整体，一路凹模型腔由位于两个分模面上的半模型腔组成，当两个分模面贴合后，两个半模型腔对合形成一路完整的凹模型腔，一路凹模型腔包括一个由垂直的挤压入口通道［７］和与其连通的挤压出口通道［８］组成的挤压通道，挤压入口通道［７］和挤压出口通道［８］的夹角为挤压通道的内角Φ，挤压入口通道［７］和挤压出口通道［８］的截面为相等的矩形，挤压入口通道［７］的上端口位于凹模的上表面，挤压出口通道［８］的外端口位于凹模的侧面；其特征在于，（１）所说的凹模的水平截面为正方形，以凹模水平截面的中心为原点建立平面直角坐标系，坐标系的Ｘ轴平行于凹模水平截面的两条对边，坐标系的Ｙ轴平行于凹模水平截面的另外两条对边，坐标系的Ｘ轴所在的垂直于凹模水平截面的平面为凹模的Ｘ分模面，坐标系的Ｙ轴所在的垂直于凹模水平截面的平面为凹模的Ｙ分模面，Ｘ分模面和Ｙ分模面将凹模分隔为４个四分之一凹模［１０］，位于第一象限的是第一四分之一凹模，位于第二象限的是第二四分之一凹模，位于第三象限的是第三四分之一凹模，位于第四象限的是第四四分之一凹模；第一路挤压通道位于第一四分之一凹模与第二四分之一凹模之间；第二路挤压通道位于第二四分之一凹模与第三四分之一凹模之间；第三路挤压通道位于第三四分之一凹模与第四四分之一凹模之间；第四路挤压通道位于第四四分之一凹模与第一四分之一凹模之间；每一路挤压通道的挤压入口通道［７］的高度相同，４路挤压通道的截面和内角Φ的数值不同或者相同；（２）所说的凸模［２］上有一个截面为正方形的导向杆［６］，导向杆［６］的４个侧面上各有１个高度相同的挤压杆［４］，每个侧面与１个挤压杆［４］连接为整体，导向杆［６］的截面边长不小于４个挤压杆中最大截面宽度的２倍，也不小于４个挤压杆中最大的截面长度，导向杆［６］的高度至少为挤压杆［４］高度的３倍，导向杆［６］边长的中心线与挤压杆［４］截面长度方向的中心线重合，导向杆［６］的上端面与压板［５］的下表面连接为整体，导向杆［６］与４个挤压杆［４］一体加工成形；４个挤压杆［４］中的第一挤压杆与第一路挤压通道间隙配合，从凸模［２］的俯视方向看，４个挤压杆按照逆指针方向依次排列，第二、第三和第四挤压杆［４］分别与第二、第三和第四路挤压通道间隙配合；（３）所说的凹模型腔由４路...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：雷力明，黄旭，李臻熙，张旺峰，吴凤秋，曹春晓，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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