[发明专利]多转角复合等径角挤扭模具

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合模具，尤其涉及一种制备高效率、大尺寸、高性能块体超细晶材料的多转角复合等径角挤扭模具。

背景技术

近年来，超细晶材料因具有不同于传统粗晶材料的优良力学性能和独特物化性能而受到广泛关注和研究。发展至今，已经涌现出许多制备超细晶材料的先进技术，如高能球磨法、惰性气体凝聚原位加压法、深过冷直接晶化法、非晶晶化法、大塑性变形法等。其中，以等径角挤压技术为代表的大塑性变形法被公认为是一种最典型、最有效并最具工程应用前景的超细晶材料制备工艺。但等径角挤压工艺存在变形不均匀和加工效率低下等问题，无法广泛应用于科学研究和工程实际。

挤扭是近年来逐渐兴起的一种新型大塑性变形工艺。可进行多道次重复变形以累积更大的塑性应变，进而改善材料显微组织，提高材料综合性能。然而，挤扭变形后工件横截面处通常表现出强烈的各向异性，中心与边缘部分组织性能差异较大，材料均匀性较差。

传统挤压能够有效增加变形体内部的静水压力，挤压变形后纵向可利用的有效长度会大大增加，但会出现常见的挤压件表面裂纹。

在全面分析上述三种变形工艺各自优缺点的基础上，设想将三种工艺通过多通道、连续变形的方式进行有机结合，充分发挥各自优势，通过对变形工艺和模具结构的改革创新，可使传统等径角挤压工艺的适用范围、细晶能力和变形效率得到进一步的扩展。

发明内容

为了避免现有技术所存在的工艺单道次变形量较小，工作效率低下、挤扭材料均匀性差等问题，本发明提供了一种多转角复合等径角挤扭模具，该模具适合不同变形材料、多种变形温度的要求，带有半自动顶出功能且易于制造，能够高效率制备大尺寸、高性能块体超细晶材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该多转角复合等径角挤扭模具，包括模套、凹模、冲头、入口通道、螺旋通道、螺栓、上模板、变形通道、加热套、千斤顶、正丝螺母、正反丝螺杆、旋把和下模板；在多转角复合等径角挤扭模具中，所述凹模为一个锥度体，它内部设有入口通道、变形通道和螺旋通道，凹模嵌入带有吻合锥度的模套中，模套的外围套装有加热套，加热套通过电源为凹模及模套进行加热，在凹模上方匹配设有冲头，在凹模下方设有千斤顶，千斤顶通过螺栓固定在下模板上，使用时，将工件放入入口通道中，冲头向下挤压，将工件压入变形通道，冲头向下挤压到位后抬起，放入下一个工件，如此继续直至挤压结束，挤压完成后，如需拆卸，启动千斤顶即能将凹模顶出。

所述的凹模为竖直分模，左右组合式结构，组合凹模左右两部分由螺栓连接紧固，相接处型腔构成整副模具的变形通道，它的上部入口设有入口通道，下部由多个截面小于入口通道的水平通道和竖直通道互成一定角度交替连接，组成连续多道次多转角的变形通道，变形通道转角均为90°，其截面为矩形槽，变形通道的每段水平通道和竖直通道中，均设有一段由螺旋扭转状型槽构成，且与变形通道具有相同横截面形状和尺寸的螺旋通道，这样为变形提供了极为强大的剪切作用和静水压力，并使得工件变形连续、协调、稳定，提高了工作效率和变形质量。

所述的千斤顶通过螺栓固定在下模板上，它由正丝螺母与反丝螺母相对应连接在正反丝螺杆上，正反丝螺杆穿插在模套与加热套中间，并在两头设有旋把，所述正丝螺母与反丝螺母分别连接着上下支撑杆和上下托板，当挤压完成后，转动旋把使正丝螺母与反丝螺母同时向中间移动，千斤顶向上推动，顶出凹模，即可以松开凹模上的螺栓，分离凹模，方便取出变形通道中变形工件并对凹模内部变形通道进行及时清理和定期维护。

所述的模套套住凹模，在挤压过程中起承压和限位作用，同时防止挤压材料或模具破损飞出伤人。

所述的加热套套装在模套外壁，两者紧密接触，接通电源后，通过接触式传导的热传递方式，可以根据材料及工艺温度要求为整副模具进行有效、快速的加热及保温。

所述的冲头嵌在上模板中，并且冲头的长度与入口通道的长度相同，这样更方便压力机挤压工件。

本发明的有益效果是：该多转角复合等径角挤扭模具，对放入模具入口通道的工件变形程度大，变形均匀性高，设备要求低，工作效率高，适合不同变形材料、多种变形温度的要求，带有半自动顶出功能且易于制造，能够高效率制备大尺寸、高性能块体超细晶材料。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。