[发明专利]多坯料等通道转角焊合挤压成形管材的模具

说明书

技术领域

本发明涉及热加工领域，具体是一种通过多坯料等通道转角焊合挤压成形得到细晶镁合金管材的成形模具。

技术背景

细晶镁合金、铝合金等轻质合金管材具有质量轻、比强度和比刚度高等优点。在航空、航天、自行车、便携式信号塔等领域有很大的吸引力。但是传统制作该类轻质合金管材的工艺大多采用分流挤压，分流挤压需要的挤压力大，而且常因难以精确控制其的挤压工艺参数使得管材发生模具开裂等现象。这都与分流过程和焊合过程都消耗很大的挤压力有关。而且传统分流挤压方法挤压的合金管材往往由于为了降低挤压力需要将合金加热到很高的温度才能挤出，因此导致挤出管材的晶粒粗大、机械性能较差、表面氧化严重、管材精度较难达到使用要求。

等径角挤压，也叫等通道转角挤压，简称ECAE或ECAP，该技术是一种获得超细晶材料的先进技术，高技术通过两个轴线且截面尺寸相等的通道，将被加工的坯料挤出，通过转角作用使得金属材料在挤压过程中发生很大的剪切应变来实现细化晶粒提高性能的目的，该技术在文献中常被提起，但没有文献或发明将该技术用到实际产品中，一般都是用来对各类棒材坯料进行细化晶粒。如作者Z.J.Zhang和I.H.Son等在文献《Finite element analysis of plastic deformation of CP-Ti by multi-pass equal channel angular extrusion at medium hot-working temperature》中通过有限元模拟和试验结合的方法描述了该技术产生细化金属晶粒的机理和工艺等。再如作者M.W. Fu a和Y.W.Tham在文献《The grain refinement of Al-6061 via ECAE processing：Deformation behavior，microstructure and property》中描述了6061铝合金在通过ECAE变形后的晶粒细化情况和性能提高情况。

在公开号为CN2690068的发明创造中公开了一种等通道转角挤压制备超细晶管材的装置。该发明利用中空挤压杆对管材实施多道次的等通道转角挤压工艺来细化管材晶粒。优点是在整个过程中管材尺寸不变，而各部分均在模具的作用下发生等通道转角变形。缺点是要求坯料必须是加工好的管材，该发明只能对已有管材进行细化晶粒提高性能，而不是制造管材。

在公开号为CN102189143A的发明创造中公开了一种基于等径角挤压的超细晶镍钛形状记忆合金管制备方法。该发明在所要成形的镍钛形状记忆合金管坯的内部塞入金属芯，然后将镍钛形状记忆合金管坯封闭在金属套中，在由凸模和凹模组成的ECAE工装中对金属套、镍钛形状记忆合金管坯和金属芯同时进行挤压、产生剪切塑性变形，实现镍钛形状记忆合金管坯的晶粒细化。该发明的缺点是变形过程有辅助材料(如套筒和芯轴)参与变形，在挤压后将随产品一起变形后的套筒剥离，将随产品一起变形后的芯轴取出，不但增加了产品的后续加工工序，也因辅料参与变形增加能源的消耗。

有鉴于此，本发明提供一种通过改进挤压筒和模具，实现多坯料等通道转角细化晶粒后焊合挤压成形生产高精度高强度细晶薄壁合金管材，不但避免了分流过程的挤压力耗散，而且利用等通道转角达到更好的细化晶粒提高性能的效果。

发明内容

为克服现有技术中存在的成形过程中增加了后续加工工序和能耗的不足，本发明提出了一种多坯料等通道转角焊合挤压成形管材的模具。

本发明包括挤压筒内衬、凸模和凹模；凸模一端的端面通过连接销与挤压筒内衬的一个端面连接；凸模另一端的端面与凹模的一个端面连接；连接中，挤压筒内衬中的四条金属流动通道的出口均与位于凸模配合端端面的四个金属流动通道的入口对接；位于凸模与凹模配合端端面中心的定径杆嵌入凹模中心的焊合腔内，并且定径杆与凹模上的定径孔内表面之间有间隙；所述间隙的尺寸与所成形管材的壁厚相同。

挤压筒内衬内均布有4～6个沿挤压筒内衬轴向方向延伸、并贯通该挤压筒内衬轴向金属流动通道；所述各金属流动通道的中心线均与挤压筒内衬的中心线平行，并且各坯料孔的中心线与挤压筒内衬的中心线等距。