一種連續(xù)等徑角擠壓組合模具及擠壓方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的是一種連續(xù)等徑角擠壓組合模具及擠壓方法。包括腔體（6）、模具（8），腔體帶有擋料塊和進(jìn)料口，模具帶有定徑帶孔，還包括內(nèi)模具墊（7）、外模具墊（9）及緊固裝置（10），內(nèi)模具墊位于模具內(nèi)側(cè)，外模具墊位于模具外側(cè)，緊固裝置安裝于外模具墊外，內(nèi)模具墊、外模具墊及緊固裝置均帶有內(nèi)孔，進(jìn)料口、定徑帶孔、內(nèi)外模具墊及緊固裝置上的內(nèi)孔同心，內(nèi)模具墊上的內(nèi)孔為錐形孔，所述錐形孔的小孔徑端與模具上的定徑帶孔相對(duì)，擋料塊帶有坡度，所述坡度的角度α為0°-45°。本發(fā)明簡(jiǎn)單易行，成本低，易于維護(hù)，適用于各種金屬、合金及高聚物，有利于實(shí)現(xiàn)不同擠壓轉(zhuǎn)角，不同背向壓力情況下的等徑角擠壓。
【專利說明】一種連續(xù)等徑角擠壓組合模具及擠壓方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種擠壓模具，特別是一種連續(xù)等徑角擠壓模具。本發(fā)明也涉及一種連續(xù)等徑角擠壓變形方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超細(xì)晶材料因其獨(dú)特的微觀組織而具有優(yōu)異的力學(xué)和物理性能，使其成為材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。與其他制備塊狀超細(xì)晶材料的方法，如蒸發(fā)凝聚一原位冷壓成型法、高能球磨法和非晶晶化法相比較，等徑角擠壓技術(shù)(equal channel angularpressing, ECAP)不但消除了冷壓合成超細(xì)晶樣品中存在的大量孔隙和研磨中的雜質(zhì)，而且能制備出三維大尺寸的致密塊狀納米材料。
[0003]基于連續(xù)擠壓技術(shù)的等徑角擠壓不但具備ECAP的工藝特點(diǎn)，同時(shí)還有其它獨(dú)特的優(yōu)越性:1)工藝簡(jiǎn)單，可連續(xù)操作。連續(xù)等徑角擠壓變形是靠擠壓輪與坯料之間的摩擦力來(lái)驅(qū)動(dòng)，其操作不受最大行程的限制，可以不間斷地連續(xù)變形。2)產(chǎn)品的長(zhǎng)度不受限制，可滿足大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的需要。
[0004]美國(guó)專利文件件US7152448中涉及了 一種連續(xù)等徑角擠壓方法，申請(qǐng)?zhí)枮?2130881.0的中國(guó)專利專利文件中涉及了一種高聚物等徑角連續(xù)擠壓裝置，申請(qǐng)?zhí)枮?00910183586.9的中國(guó)專利文件中涉及了一種基于多對(duì)輪驅(qū)動(dòng)的制備高性能金屬材料的等徑角擠壓制備方法，都涉及連續(xù)等徑角擠壓。但其擋料塊與模具均為一體成本高，工藝復(fù)雜，且均未涉及擠壓轉(zhuǎn)角具體實(shí)現(xiàn)方式。此外美國(guó)專利文件US7152448，中國(guó)專利文件200910183586.9中所給的制備方法并不能提供背向壓力，中國(guó)專利文件02130881.0中的技術(shù)方案對(duì)多道次擠壓不利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提供背向壓力、降低成本的連續(xù)等徑角擠壓組合模具。本發(fā)明的目的還在于提供一種簡(jiǎn)單易行，成本低，易于維護(hù)，適用于各種金屬、合金及高聚物的連續(xù)等徑角擠壓方法。
[0006]本發(fā)明的連續(xù)等徑角擠壓組合模具包括腔體6、模具8，腔體帶有擋料塊和進(jìn)料口，模具帶有定徑帶孔，還包括內(nèi)模具墊7、外模具墊9及緊固裝置10，內(nèi)模具墊位于模具內(nèi)偵U，外模具墊位于模具外側(cè)，緊固裝置安裝于外模具墊外，內(nèi)模具墊、外模具墊及緊固裝置均帶有內(nèi)孔，進(jìn)料口、定徑帶孔、內(nèi)外模具墊及緊固裝置上的內(nèi)孔同心，內(nèi)模具墊上的內(nèi)孔為錐形孔，所述錐形孔的小孔徑端與模具上的定徑帶孔相對(duì)，擋料塊帶有坡度，所述坡度的角度α為0° -45°。
[0007]本發(fā)明的連續(xù)等徑角擠壓組合模具還可以包括:
[0008]1、所述定徑帶孔為圓柱孔，內(nèi)模具墊上的錐形柱孔為底面呈圓形的圓錐形柱孔，所述圓錐形柱孔的錐度為0° -45°，圓錐形柱孔的小孔徑端的直徑與定徑帶孔的直徑相等，外模具墊及緊固裝置上的內(nèi)孔為直徑大于或等于定徑帶孔的直徑的圓柱孔。[0009]2、所述定徑帶孔為正方柱孔，內(nèi)模具墊上的錐形柱孔為底面呈正方形的正方錐形柱孔，所述正方錐形柱孔的錐度為0° -45°，正方錐形柱孔的小孔徑端的邊長(zhǎng)與定徑帶孔的邊長(zhǎng)相等，外模具墊及緊固裝置上的內(nèi)孔為邊長(zhǎng)大于或等于定徑帶孔的變長(zhǎng)的正方柱孔。
[0010]3、所述定徑帶孔為圓柱孔，內(nèi)模具墊上的錐形柱孔為底面呈圓形的圓錐形柱孔，所述圓錐形柱孔的錐度為0° -45°，圓錐形柱孔的小孔徑端的直徑與定徑帶孔的直徑相等，緊固裝置上的內(nèi)孔為直徑大于或等于定徑帶孔的直徑的圓柱孔，外模具墊上的內(nèi)孔為底面呈圓形的圓錐形柱孔，所述圓錐形柱孔的錐度為0° -45°，圓錐形柱孔的大孔徑端的直徑與定徑帶孔的直徑相等，圓錐形柱孔的大孔徑端與模具上的定徑帶孔相對(duì)。
[0011]4、所述定徑帶孔為正方柱孔，內(nèi)模具墊上的錐形柱孔為底面呈正方形的正方錐形柱孔，所述正方錐形柱孔的錐度為0° -45°，正方錐形柱孔的小孔徑端的邊長(zhǎng)與定徑帶孔的邊長(zhǎng)相等，緊固裝置上的內(nèi)孔為邊長(zhǎng)大于或等于定徑帶孔的變長(zhǎng)的正方柱孔，外模具墊上的內(nèi)孔為底面呈正方形的正方錐形柱孔，所述正方錐形柱孔的錐度為0° -45°，正方錐形柱孔的大孔徑端的邊長(zhǎng)與定徑帶孔的邊長(zhǎng)相等，正方錐形柱孔的大孔徑端與模具上的定徑帶孔相對(duì)。
[0012]基于本發(fā)明的連續(xù)等徑角擠壓組合模具的擠壓方法為:
[0013](I)、將連續(xù)等徑角擠壓組合模具安裝在等徑角連續(xù)擠壓裝置上，加熱坯料到指定溫度;
[0014](2)、在徑角連續(xù)擠壓裝置的擠壓輪旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，將坯料放入擠壓輪3的圓周方向的溝槽5中；
[0015](3)、坯料經(jīng)過壓實(shí)輪2壓下，在坯料和擠壓輪溝槽5間的摩擦力驅(qū)動(dòng)下沿圓周方向移動(dòng)；
[0016](4)、坯料前進(jìn)到腔體6的擋料塊后，進(jìn)入擠壓組合模具；
[0017](5)、坯料進(jìn)入內(nèi)模具6，沿其錐度方向進(jìn)入內(nèi)模具墊7 ;
[0018](6)、還料通過模具8中的定徑帶定形；
[0019](7)、坯料經(jīng)過外模具墊9及緊固裝置10后坯料重新放入擠壓輪3中進(jìn)行下一道次擠壓；
[0020](8 )、重復(fù)上述過程完成4?8個(gè)道次擠壓。
[0021]本發(fā)明克服了現(xiàn)有工藝及模具不能提供背向壓力、成本高、工藝復(fù)雜的問題，而提供的一種連續(xù)等徑角擠壓模具及其擠壓方法。本方法簡(jiǎn)單易行，成本低，易于維護(hù)，適用于各種金屬、合金及高聚物，有利于實(shí)現(xiàn)不同擠壓轉(zhuǎn)角，不同背向壓力情況下的等徑角擠壓。
[0022]本發(fā)明一種連續(xù)等徑角擠壓模具及其擠壓方法，在整個(gè)過程中坯料的幾何形狀基本保持不變，目的是利用剪切變形最終獲得具有超細(xì)晶組織的高性能材料。與傳統(tǒng)連續(xù)等徑角擠壓不同，連續(xù)擠壓模具為組合模具，所有部位均可替代，有效地降低了成本，通過對(duì)組合模具的調(diào)整可實(shí)現(xiàn)不同擠壓轉(zhuǎn)角、不同背向壓力情況的連續(xù)等徑角擠壓。擋料塊帶有坡度，具有導(dǎo)向作用，坡度的角度(α )為0°?45°，對(duì)應(yīng)的擠壓轉(zhuǎn)角(β )為90°?135°。進(jìn)料口側(cè)有一個(gè)內(nèi)模具墊7，內(nèi)模具墊7帶有錐度，起到導(dǎo)向作用，有利于坯料流向模具。模具帶有定徑帶，可根據(jù)不同性質(zhì)的材料選用不同的定徑帶。出料口側(cè)有一個(gè)外模具墊9，外模具墊內(nèi)孔的錐度可根據(jù)背向壓力的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，錐度越大背向壓力越大，如不需要背向壓力，外模具墊內(nèi)孔尺寸大于模具內(nèi)孔尺寸即可。由于擠壓轉(zhuǎn)角、定徑帶尺寸及背向壓力可調(diào)，所以該擠壓模具適用于多種金屬、合金及聚合物。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明沿著輪槽中心平面剖切的剖視圖；
[0024]圖2為本發(fā)明的連續(xù)等徑角擠壓組合模具一種實(shí)施方式沿著對(duì)稱面的剖視圖；
[0025]圖3為本發(fā)明的連續(xù)等徑角擠壓組合模具另一種實(shí)施方式沿著對(duì)稱面的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)的描述，本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】間的任意組合。
[0027]結(jié)合圖2，本發(fā)明的連續(xù)等徑角擠壓組合模具的第一種實(shí)施方式的組成包括帶有擋料塊的腔體6、內(nèi)模具墊7、模具8、外模具墊9及緊固裝置10。腔體6內(nèi)依次放置內(nèi)模具墊7、模具8、外模具墊9及緊固裝置10。擋料塊帶有坡度，根據(jù)需要，坡度的角度α為0°?45°。模具8含有定徑帶孔,定徑帶孔長(zhǎng)度為Imm?15mm,定徑帶為圓形或正方形柱孔,孔徑等于或略小于進(jìn)料孔徑。內(nèi)模具墊7內(nèi)孔為圓錐形或正方錐形柱孔，錐度0°?45°，孔大的側(cè)面為進(jìn)料方向。出料口側(cè)有一個(gè)外模具墊9，外模具墊9內(nèi)孔為圓孔或正方孔柱孔，孔徑可根據(jù)需要提供背向壓力的大小來(lái)調(diào)整。緊固裝置10靠螺紋與腔體連接。
[0028]結(jié)合圖3，本發(fā)明的連續(xù)等徑角擠壓組合模具的第二種實(shí)施方式實(shí)在第一種實(shí)施方式的基礎(chǔ)上將外模具墊上的內(nèi)孔設(shè)計(jì)為圓形或正方錐形柱孔，錐度為0° -45°。
[0029]結(jié)合圖1基于本發(fā)明的連續(xù)等徑角擠壓模具的第一種擠壓方法為:
[0030]1、加熱坯料到指定溫度。
[0031]2、運(yùn)行擠壓輪3使其旋轉(zhuǎn)，并將坯料放入擠壓輪3的圓周方向的溝槽5中。
[0032]3、坯料經(jīng)過壓實(shí)輪2壓下，在坯料和擠壓輪溝槽5間的摩擦力驅(qū)動(dòng)下沿圓周方向移動(dòng)。
[0033]4、坯料前進(jìn)到腔體6的擋料塊后，進(jìn)入擠壓組合模具。
[0034]5、坯料進(jìn)入內(nèi)模具墊7，沿其錐度方向進(jìn)入模具8。
[0035]6、還料通過模具8中的定徑帶定形。
[0036]7、坯料經(jīng)過如圖2所示外模具墊9，經(jīng)過外模具墊9時(shí)不產(chǎn)生背向壓力。
[0037]8、坯料重新放入擠壓輪3中進(jìn)行下一道次擠壓。
[0038]9、重復(fù)上述過程完成4?8個(gè)道次擠壓。
[0039]本發(fā)明的第二種擠壓方法與第一種擠壓方法基本相同，不同之處在于步驟4。對(duì)強(qiáng)度高、塑性差的材料進(jìn)行連續(xù)加壓時(shí)，應(yīng)選用擠壓轉(zhuǎn)角較大的條件下進(jìn)行擠壓時(shí)，采用擋料塊坡度角度(α )為30?45°的腔體進(jìn)行擠壓。
[0040]本發(fā)明的第三種擠壓方法與第一種擠壓方法基本相同，不同之處在于步驟6。對(duì)高塑性，黏性較大的材料(例如有色金屬)進(jìn)行連續(xù)加壓時(shí)，應(yīng)選用定徑帶比較長(zhǎng)的模具進(jìn)行擠壓，采用定徑帶尺寸10?15mm的模具進(jìn)行擠壓。
[0041 ] 本發(fā)明的第四種擠壓方法與第一種擠壓方法基本相同，不同之處在于步驟7。對(duì)高脆性的材料進(jìn)行連續(xù)擠壓時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用帶有背向壓力的模具進(jìn)行擠壓，選用如圖3所示的外模具9，背向壓力的大小可通過外模具內(nèi)孔的錐度來(lái)調(diào)整。
[0042]本發(fā)明的第五種擠壓方法與第一種擠壓方法基本相同，不同之處在于步驟8。坯料沿著軸向旋轉(zhuǎn)90°，重新放入擠壓輪3中進(jìn)行下一道次擠壓。
[0043]本發(fā)明的第六種擠壓方法與第一種擠壓方法基本相同，不同之處在于步驟8。坯料沿著軸向旋轉(zhuǎn)180°，重新放入擠壓輪3中進(jìn)行下一道次擠壓。
[0044]本發(fā)明的第七種擠壓方法與第一種擠壓方法基本相同，不同之處在于步驟8。坯料沿著軸向旋轉(zhuǎn)順時(shí)針90°，重新放入擠壓輪3中進(jìn)行下一道次擠壓后，坯料再沿著軸向旋轉(zhuǎn)逆時(shí)針90°，放入擠壓輪3中進(jìn)行下一道次擠壓。
【權(quán)利要求】
1.一種連續(xù)等徑角擠壓組合模具，包括腔體(6)、模具(8)，腔體帶有擋料塊和進(jìn)料口，模具帶有定徑帶孔，其特征是:還包括內(nèi)模具墊(7)、外模具墊(9)及緊固裝置(10)，內(nèi)模具墊位于模具內(nèi)側(cè)，外模具墊位于模具外側(cè)，緊固裝置安裝于外模具墊外，內(nèi)模具墊、外模具墊及緊固裝置均帶有內(nèi)孔，進(jìn)料口、定徑帶孔、內(nèi)外模具墊及緊固裝置上的內(nèi)孔同心，內(nèi)模具墊上的內(nèi)孔為錐形孔，所述錐形孔的小孔徑端與模具上的定徑帶孔相對(duì)，擋料塊帶有坡度，所述坡度的角度α為0° -45°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)等徑角擠壓組合模具，其特征是:所述定徑帶孔為圓柱孔，內(nèi)模具墊上的錐形柱孔為底面呈圓形的圓錐形柱孔，所述圓錐形柱孔的錐度為0° -45°，圓錐形柱孔的小孔徑端的直徑與定徑帶孔的直徑相等，外模具墊及緊固裝置上的內(nèi)孔為直徑大于或等于定徑帶孔的直徑的圓柱孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)等徑角擠壓組合模具，其特征是:所述定徑帶孔為正方柱孔，內(nèi)模具墊上的錐形柱孔為底面呈正方形的正方錐形柱孔，所述正方錐形柱孔的錐度為O。-45°，正方錐形柱孔的小孔徑端的邊長(zhǎng)與定徑帶孔的邊長(zhǎng)相等，外模具墊及緊固裝置上的內(nèi)孔為邊長(zhǎng)大于或等于定徑帶孔的變長(zhǎng)的正方柱孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)等徑角擠壓組合模具，其特征是:所述定徑帶孔為圓柱孔，內(nèi)模具墊上的錐形柱孔為底面呈圓形的圓錐形柱孔，所述圓錐形柱孔的錐度為0° -45°，圓錐形柱孔的小孔徑端的直徑與定徑帶孔的直徑相等，緊固裝置上的內(nèi)孔為直徑大于或等于定徑帶孔的直徑的圓柱孔，外模具墊上的內(nèi)孔為底面呈圓形的圓錐形柱孔，所述圓錐形柱孔的錐度為0° -45°，圓錐形柱孔的大孔徑端的直徑與定徑帶孔的直徑相等，圓錐形柱孔的大孔徑端與模具上的定徑帶孔相對(duì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)等徑角擠壓組合模具，其特征是:所述定徑帶孔為正方柱孔，內(nèi)模具墊上的錐形柱孔為底面呈正方形的正方錐形柱孔，所述正方錐形柱孔的錐度為O。-45°，正方錐形柱孔的小孔徑端的邊長(zhǎng)與定徑帶孔的邊長(zhǎng)相等，緊固裝置上的內(nèi)孔為邊長(zhǎng)大于或等于定徑帶孔的變長(zhǎng)的正方柱孔，外模具墊上的內(nèi)孔為底面呈正方形的正方錐形柱孔，所述正方錐形柱孔的錐度為0° -45°，正方錐形柱孔的大孔徑端的邊長(zhǎng)與定徑帶孔的邊長(zhǎng)相等，正方錐形柱孔的大孔徑端與模具上的定徑帶孔相對(duì)。
6.一種基于權(quán)利要求1所述的連續(xù)等徑角擠壓組合模具的擠壓方法，其特征是: (1)、將連續(xù)等徑角擠壓組合模具安裝在等徑角連續(xù)擠壓裝置上，加熱坯料到指定溫度； (2)、在徑角連續(xù)擠壓裝置的擠壓輪旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，將坯料放入擠壓輪(3)的圓周方向的溝槽(5)中； (3)、坯料經(jīng)過壓實(shí)輪(2)壓下，在坯料和擠壓輪溝槽(5)間的摩擦力驅(qū)動(dòng)下沿圓周方向移動(dòng)； (4)、坯料前進(jìn)到腔體(6)的擋料塊后，進(jìn)入擠壓組合模具； (5)、坯料進(jìn)入內(nèi)模具(6)，沿其錐度方向進(jìn)入內(nèi)模具墊(7); (6)、坯料通過模具(8)中的定徑帶定形； (7)、坯料經(jīng)過外模具墊(9)及緊固裝置(10)后坯料重新放入擠壓輪(3)中進(jìn)行下一道次擠壓； (8)、重復(fù)上述過程完成4?8個(gè)道次擠壓。
【文檔編號(hào)】B21C25/02GK103464501SQ201310421429
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】李莉, 佟運(yùn)祥, 鄭玉峰, 張殿濤, 姜樹立 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)