[发明专利]一种等通道挤压模具及成形坯料的方法

摘要

本发明公开了一种等通道挤压模具及成形坯料的方法，属于金属材料的挤压成形技术领域。该模具包括凸模和凹模，所述凸模由支撑端和挤压杆组成，支撑端为圆柱状结构，挤压杆为四棱柱结构，横截面为长方形，长方形的长边为a，短边为b，挤压杆高度为4c；凹模由两个半模组成，凹模型腔分为引导段、形变段和导出段。成形坯料时，通过挤压设备驱动凸模，使坯料依次经过等通道挤压模具的引导段型腔、形变段型腔、导出段型腔，坯料的横截面形状先由长方形变为正方形，然后由正方形变为长方形，可进行多道次等通道挤压，最后成形出变形均匀的超细晶坯料。该模具通用性强、生产成本低、载荷要求低，可用于剧烈塑性变形制备超细晶坯料。

主权项

一种等通道挤压模具成形坯料的方法，采用的等通道挤压模具包括凸模和凹模，所述凸模由支撑端和挤压杆组成，支撑端为圆柱状结构，挤压杆为四棱柱结构，挤压杆横截面为长方形，长方形的长边为a，短边为b，挤压杆高度为4c；凹模由两个半模组成，凹模型腔分为引导段型腔、形变段型腔和导出段型腔；其中：所述引导段型腔为长方体结构，其横截面为第一长方形，第一长方形的长边为a，短边为b，引导段型腔的高度为4c；形变段型腔为不规则型腔，其横截面为第一长方形向第二长方形的平滑过渡，即形变段和引导段交界处的横截面为第一长方形，形变段和导出段交界处的横截面为第二长方形，第二长方形和第一长方形的形状和尺寸相同，第一长方形和第二长方形平行，且形变段的四个面的上、下两条边分别相互平行，即第一长方形的长边a渐缩成第二长方形的短边b，第一长方形的短边b渐扩成第二长方形的长边a，引导段型腔的高度为c；所述形变段型腔的四个面中，有两个相交且垂直的面与上方引导段、下方导出段的衔接面分别位于同一平面内；导出段型腔为长方体结构，其横截面为第二长方形，第二长方形的形状和尺寸与引导段型腔横截面的形状和尺寸相同，第二长方形的长边为a，短边为b，导出段型腔的高度为4c；其特征在于：包括以下步骤：步骤一，准备：对第一预处理坯料进行退火处理，并清洁第一预处理坯料外表面和等通道挤压模具的型腔内壁，并在第一预处理坯料外表面和等通道挤压模具的型腔内壁上涂抹挤压润滑剂；步骤二，预挤压：将等通道挤压模具固定装配在挤压机上，将凸模连接固定到挤压机的动力设备端，将第一预处理坯料放置于等通道挤压模具的引导段型腔中，开动挤压机，挤压机的动力设备端下降，下降速度为10~20mm/s，当凸模的挤压杆端面与第一预处理坯料的上端面相接触后，挤压机停止工作；步骤三，成形挤压：开动挤压机，动力设备端继续下降，凸模以1~10mm/s的挤压速度挤压第一预处理坯料，凸模的挤压杆端面到达引导段的下端面时，凸模以10~20mm/s的上升速度提升凸模；第一预处理坯料在等通道挤压模具型腔内的横截面由长方形渐变为正边形，然后再变成长方形，完成第一预处理坯料的等通道挤压变形；步骤四，挤出成形：开动挤压机，动力设备端提升，凸模以10~20mm/s的速度从等通道挤压模具型腔的引导段提升，当凸模的挤压杆端面与凹模上端面的距离≥5c时，挤压机停止工作，将第二预处理坯料放置于等通道挤压模具的引导段型腔中，开动挤压机，动力设备端下降，下降速度为10~20mm/s，当凸模的挤压杆端面与第二预处理坯料的上端面相接触后，挤压机停止工作；再次开动挤压机，动力设备端继续下降，凸模以1~10mm/s的挤压速度挤压坯料，当凸模的挤压杆端面到达引导段的下端面时，凸模以10~20mm/s的上升速度提升凸模，第二预处理坯料将第一预处理坯料完全挤入等通道挤压模具型腔的导出段；步骤五，完全挤出成形：开动挤压机，动力设备端提升，凸模以10~20mm/s的速度从等通道挤压模具型腔的引导段提升，当凸模的挤压杆端面与凹模上端面的距离≥5c时，挤压机停止工作，将第三预处理坯料放置于等通道挤压模具的引导段型腔中，开动挤压机，动力设备端下降，下降速度为10~20mm/s，当凸模的挤压杆端面与第三预处理坯料的上端面相接触后，挤压机停止工作；再次开动挤压机，动力设备端继续下降，凸模以1~10mm/s的挤压速度挤压坯料，当凸模的挤压杆端面到达引导段的下端面时，凸模以10~20mm/s的上升速度提升凸模，第三预处理坯料将第二预处理坯料完全挤入等通道挤压模具型腔的导出段，从而将第一预处理坯料挤出等通道挤压模具型腔的导出段；步骤六，后续挤压：重复步骤五完成多个预处理坯料的完全挤出成形。