專利名稱：反向扭轉(zhuǎn)擠壓制備杯形件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于塑性成形エ藝技術(shù)領(lǐng)域，是ー種通過(guò)改變擠壓方式，來(lái)提高產(chǎn)品的性能的機(jī)械加工エ藝。
背景技術(shù)：
反向擠壓是一個(gè)與正向擠壓完全不同的概念，要求使用完全不同的機(jī)構(gòu)和機(jī)電儀一體化來(lái)滿足其要求。反向擠壓方法可以追溯到1870年立式鉛管擠壓機(jī)的反向擠壓法的問(wèn)世，而在エ業(yè)上的應(yīng)用則是Genders在1926年提出了反向擠壓法的優(yōu)點(diǎn)以后，反向擠壓法才逐漸在鋁、銅及其合金的加工行業(yè)上得到比較廣泛應(yīng)用。由于在反向擠壓中，錠子與擠壓筒之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也就沒(méi)有因摩擦產(chǎn)生的熱量，故所需的擠壓カ也相對(duì)較小，降低能耗等，總結(jié)起來(lái)反擠壓有以下優(yōu)點(diǎn)I.與正擠壓相比，反向擠壓所需的擠壓カ減少25-30% ;2.可以充分利用擠壓カ來(lái)充分?jǐn)D壓更小截面的型材，使用更低的擠壓溫度，允許更高的擠壓速度；3.擠壓筒與錠子之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以不會(huì)摩擦生熱，在擠壓過(guò)程中錠子表面的溫度不會(huì)升高，制品表面和棱邊不容易產(chǎn)生裂紋；4.擠壓模具的壽命長(zhǎng)；5.整個(gè)錠子的任何一個(gè)截面的變形都是均勻的，幾乎沒(méi)有形成擠壓缺陷和粗大晶粒的趨勢(shì)；6.錠子表面的雜質(zhì)不會(huì)進(jìn)入制品內(nèi)部(因?yàn)閿D壓筒內(nèi)沒(méi)有金屬渦流產(chǎn)生)同時(shí)，扭轉(zhuǎn)擠壓是近幾十年來(lái)新起來(lái)的ー種劇烈塑性成型エ藝，這種エ藝能既能有效地細(xì)化晶粒，獲得超細(xì)晶粒，極大提高強(qiáng)度，又在材料內(nèi)部形成各向異性的流線型纖維組織，大大改善材料的綜合性能。本發(fā)明提出將反向擠壓和扭轉(zhuǎn)擠壓相結(jié)合的ー種復(fù)合エ藝，生產(chǎn)出既能滿足顧客對(duì)質(zhì)量的需求又滿足企業(yè)降低能耗的要求的產(chǎn)品，如在軍事上可以擠高強(qiáng)度彈殼，炮彈売，民用上可以擠高質(zhì)量茶杯，罐頭盒等各種需要抗壓性能的杯形件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)目前擠壓領(lǐng)域耗能大，擠壓制品性能不高的背景下提出來(lái)的，主要是針對(duì)鋁，鎂，銅，鈦等部分塑性較好的材料。塑性好的材料，成型能力好，能獲得形狀復(fù)雜的產(chǎn)品，同時(shí)結(jié)合本エ藝，又能使擠壓后的制品獲得良好的綜合性能，如強(qiáng)度，硬度，各向異性等。本發(fā)明的主要內(nèi)容如下I.根據(jù)客戶的要求，選擇擠壓件所需材料(如鋁，銅等合金)，然后進(jìn)行下料，根據(jù)材料的具體情況，可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚怼?.設(shè)計(jì)制造或改裝擠壓模具。根據(jù)客戶提供的樣品制件，設(shè)計(jì)出合理的配套模具，也可改裝傳統(tǒng)的擠壓模具，再計(jì)算擠壓力，選擇合適噸位的擠壓機(jī)等。3.產(chǎn)品的生產(chǎn)。將坯料放入料筒，同時(shí)潤(rùn)滑也是必不可少。在擠壓過(guò)程中，材料受到了強(qiáng)烈的扭轉(zhuǎn)變形，會(huì)晶粒大大細(xì)化，同時(shí)會(huì)在材料中性成螺旋形纖維組織，整個(gè)制品的力學(xué)性能將有很大的改觀。本發(fā)明的工作原理本發(fā)明的工作原理如圖I所示，料筒，擠壓墊和坯料在擠壓機(jī)的推動(dòng)下，向左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)凸模不斷的旋轉(zhuǎn)，這樣材料在擠壓過(guò)程中，由于水平速度和周向旋轉(zhuǎn)速度的合成，會(huì)使金屬材料發(fā)生螺旋式的塑性流動(dòng)，于是最終產(chǎn)品會(huì)形成沿?cái)D壓軸方向的螺旋式的纖維組織，垂直擠壓軸方向的強(qiáng)度將很大的提高，同時(shí)強(qiáng)烈的扭轉(zhuǎn)變形，導(dǎo)致晶粒大大細(xì)化，顯者提聞制品的綜合性能。


圖I為反向扭轉(zhuǎn)擠壓基本原理示意圖其中，I為擠壓墊塊,2為擠壓還料,3為料筒，4為沖頭
具體實(shí)施例方式本專利具體實(shí)施過(guò)程中涉及材料的選擇、坯料的制備、擠壓設(shè)備的選擇、模具的設(shè)計(jì)與制造、反向扭轉(zhuǎn)擠壓與產(chǎn)品的檢測(cè)及性能測(cè)試分析等，主要包括I.合金坯料的制備、設(shè)備的選型及模具的制造。根據(jù)最終成型合金構(gòu)件的幾何尺寸，結(jié)合相關(guān)的擠壓技術(shù)要求設(shè)計(jì)，制備相應(yīng)的坯料。同時(shí)根據(jù)最終成形合金構(gòu)件的結(jié)構(gòu)完成擠壓カ的計(jì)算及擠壓設(shè)備的選型，并加工制造相應(yīng)的反擠壓模具。2.反向扭轉(zhuǎn)擠壓エ藝參數(shù)的調(diào)整。根據(jù)節(jié)能減排的原則，為了使耗能最低，用較少的成本生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，凸模的旋轉(zhuǎn)速度和料筒的前進(jìn)速度不能太大。3.產(chǎn)品的質(zhì)量性能測(cè)試分析。對(duì)第一個(gè)產(chǎn)品進(jìn)行各種質(zhì)量檢測(cè),表面毛刺情況,抗拉抗壓性能的測(cè)試，硬度的檢測(cè)等。合格則繼續(xù)生產(chǎn)，否則進(jìn)行エ藝參數(shù)的調(diào)整。4.完成產(chǎn)品的生產(chǎn)，并對(duì)最終成形件的表面處理，和后繼加工。實(shí)施例I根據(jù)用戶要求，選擇合適材料，譬如鋁合金。首先要制備截面為圓形的棒材坯料?？紤]到表面質(zhì)量及后繼處理表面加工精度的要求可選擇截面尺寸為Φ62πιπι的鋁合金棒材，另外跟據(jù)塑性成型體積不變?cè)瓌t推測(cè)坯料的大約長(zhǎng)度.然后根據(jù)杯子形狀及尺寸，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的模具結(jié)構(gòu).再計(jì)算擠壓カ及各種參數(shù)。保證擠壓時(shí)，凸模的旋轉(zhuǎn)速度與料筒的推進(jìn)速度保持一定的比例，使得擠壓完成吋，凸模剛好旋轉(zhuǎn)90°或者180°。在生產(chǎn)過(guò)程中，潤(rùn)滑可選用ニ硫化鑰或高性能納米潤(rùn)滑剤。最終通過(guò)組織性能測(cè)試確定精度滿足設(shè)計(jì)要求后，如對(duì)表面質(zhì)量有要求則可通過(guò)機(jī)械加工方式對(duì)所加工棒材進(jìn)行表面處理，否則圓形截面高質(zhì)量茶杯可直接交貨。實(shí)施例2選擇黃銅合金為擠壓材料。首先要制備截面為圓形的棒材坯料?？紤]到表面質(zhì)量及后繼加工的精度要求，可選擇截面尺寸為Φ22的銅合金棒材，由于銅合金的塑性較好，一般加工前不進(jìn)行熱處理，縮短生產(chǎn)周期。同樣根據(jù)塑性變形體積不變，估算坯料的大約長(zhǎng)度。然后根據(jù)產(chǎn)品形狀及尺寸，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)。在計(jì)算擠壓カ及各エ藝參數(shù)。由于彈殼是薄壁件，擠壓時(shí)需要慎重選擇擠壓速度和溫度，以保證達(dá)到相應(yīng)的質(zhì)量和精度要求。在生產(chǎn)過(guò)程中，潤(rùn)滑可選用ニ硫化鑰或高性能納米潤(rùn)滑剤。最終通過(guò)組織性能測(cè)試確定精度滿足設(shè)計(jì)要求后，如對(duì)表面質(zhì)量有要求則可通過(guò)機(jī)械加工方式對(duì)所加工棒材進(jìn) 行表面處理，否則圓形截面高質(zhì)量茶杯可直接交貨。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明提出將反向擠壓和扭轉(zhuǎn)擠壓相結(jié)合的ー種復(fù)合エ藝，生產(chǎn)出既能滿足顧客對(duì)質(zhì)量的需求又滿足企業(yè)降低能耗的要求的產(chǎn)品，如在軍事上可以擠高強(qiáng)度彈殼，炮彈殼，民用上可以擠高質(zhì)量茶杯，罐頭盒等各種需要抗壓性能的杯形件。
全文摘要
本發(fā)明屬于塑性成形工藝技術(shù)領(lǐng)域，是一種通過(guò)改變擠壓方式，來(lái)提高產(chǎn)品的性能的機(jī)械加工工藝。本發(fā)明提出將反向擠壓和扭轉(zhuǎn)擠壓相結(jié)合的一種復(fù)合工藝，生產(chǎn)出既能滿足顧客對(duì)質(zhì)量的需求又滿足企業(yè)降低能耗的要求的產(chǎn)品，并以鋁合金和黃銅合金為擠壓材料為實(shí)例進(jìn)行了說(shuō)明。
文檔編號(hào)B21C23/20GK102699084SQ201210179178
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月1日
發(fā)明者李先超, 李江天, 李洪洋, 汪玲, 陳成 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)