一种具有预应力结构的连续等方形通道温挤压方法及模具的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有预应力组合凹模结构的连续等方形通道温挤压方法及模具，本发明的结构特点是采用了一种倒钟形双层组合凹模预应力结构，这样不但可以有效地利用模具材料，还可以保证其承载能力。本发明首先通过有限元分析等方形通道温挤压过程，获得了优化的模具几何形状和工艺参数，按低碳钢挤出成形基本要求设计了等方形通道温挤压实验模具，然后对凹模的常规结构进行改进。凸模的强度及寿命不但要从所用材料上来考虑，更要从凸模的结构设计上来保证。采用本发明可以有效的避免凹模的破裂，提高模具寿命并且提高了实验研究的效率，节省了时间和金钱。
【专利说明】一种具有预应力结构的连续等方形通道温挤压方法及模具
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种连续等方形通道温挤压模具，尤其是涉及一种采用倒钟形双层组合凹模预应力结构，同时极大提高模具寿命的等方形通道温挤压模具。
【背景技术】
[0002]传统的等方形通道温挤压工艺是在冲头作用下使方形挤压件多次通过两个成一定角度的等横截面的管道，从而累积足够的等效应变，达到晶粒细化的目的。
[0003]然而等方形通道挤压工艺工作条件极其恶劣，因此，常温下预实现硬质材料的挤压必将对模具精度、强度、刚度以及寿命提出更高的要求。根据实验要求，通过有限元分析等方形通道温挤压过程，获得了优化的模具几何形状和工艺参数，按低碳钢挤出成形基本要求设计了等方形通道温挤压实验模具；凹模和凸模是挤出具有超细晶粒结构材料最关键的部件，因此在设计过程中应给予充分考虑。
[0004]由于凹模变形条件极其恶劣，而且凹模的常规结构需要进行改进，为有效地利用模具材料和保证其承载能力，选用预应力组合凹模结构。由于凸模的尺寸受方形挤压件的几何尺寸影响，因此凸模的强度及寿命不但要从所用的材料上来考虑，更要从凸模的结构设计上来保证。但是由于等方形通道温挤压工艺是剧烈的塑性变形，因此，该工艺对模具精度、强度、刚度以及寿命提出的要求更高，采用传统的等方形通道温挤压模具往往会出现凹模破裂的现象，耽误了实验研究和工艺开发的进度，浪费了大量的时间和金钱。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是:针对上述存在的技术问题，提供一种具有双层预应力组合凹模的结构，该结构能极大提高模具寿命，实现黑色金属的等方形通道温挤压工艺。
[0006]为解决上述技术性问题，本发明的技术方案是:凹模采用双层组合凹模预应力结构。凹模分成两部分来制作，为了避免方形挤压件毛刺较大的现象，预应力套圈与凹模采用倒钟形过盈配合，上述措施可有效避免挤压过程中模腔膨胀力过大导致胀模或毛刺过大的现象。挤压具体实施步骤是
1.利用线切割技术将材料切割成直径为10mm，长度为83mm的试样，并对试样进行完全退火；
2.将方形挤压件放入型腔之前，先对模具进行充分的润滑，放入方形挤压件后，将模具和方形挤压件同时预热到一定温度；
3.挤压完成以后对方形挤压件进行去应力退火。
[0007]本发明的有益效果是:等方形通道弯角挤压工艺是剧烈的塑性变形过程，在挤压过程中模具将承受较高的模腔涨力，因此，等方形通道温挤压工艺对模具强度有较高的要求，一些本来可冷挤的材料却采用了热挤或温挤，然而温度升高也引起了一系列的变化，出现如晶粒的长大，烧损等现象，不利于制备块状超细晶材料，同时在实际工艺中模具寿命十分低下。因此，在有限元分析基础上进行等方形通道温挤压模具设计可有效改进模具的强度，使设计的模具既能满足冷挤压材料的变形抗力，又能满足等方形通道温挤压工艺的变形特点。通过改进具有预应力结构的模具，实现了等方形通道弯角黑色金属的冷挤压工艺，拓宽了等方形通道温挤压金属的范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明的等方形方形挤压件试样图。
[0009]图2为本发明的模具装配图。
[0010]图3为图2中的预应力组合凹模结构。
[0011]图4为图3中预应力组合凹模中挤压通道设计细节技巧。
[0012]上述图中的标记为:
图2—种具有预应力组合凹模结构的等方形通道温挤压挤压模具装配图的1.下模板
2.导柱3.内六角螺钉4.导套5.上模板6.凸模固定板7.定位圆柱销8.凸模垫板
9.内六角螺钉10.凸模11.凹模压板12.凹模压套13.凹模14.垫块15.凹模垫板。
【具体实施方式】
[0013]从图2所示本发明的模具装配图、图2的预应力组合凹模结构和图3的预应力组合凹模中挤压通道设计细节技巧可以看出，本发明主要有1.下模板2.导柱3.内六角螺钉4.导套5.上模板6.凸模固定板7.垫块8.定位圆柱销9.凸模垫板10.内六角螺钉11.凸模12.凹模压板13.第二层凹模压套14.第一层凹模压套15.凹模16.凹模垫板等组成。在挤压过程中将挤压实验所用材料首先通过线切割下料，然后通过切削方法加工成直径为10mm，长度为80mm的试样，退火处理后放入一种具有预应力组合凹模结构的等方形通道温挤压挤压模具进行挤压，等方形通道温挤压模具设计不同于常规冷挤压模具，本发明的等方形通道温挤压模具能实现方形挤压件侧向连续挤出，需要在组合凹模及预应力套圈中加工方形挤压件挤出通道。在模具完成一次挤压行程后，将方形挤压件再放入模腔内挤压，如此反复可连续挤出方形挤压件。由于采用预应力组合凹模结构，模具寿命得到提闻，提闻了实验的成功率和挤压效率。
[0014]本发明所采用的凹模弯角型腔结构、倒钟型预应力结构，均可采用现有技术，本发明并不局限于上述所列举的具体实施形式，凡本领域技术人员不经过创造性劳动所能得到的改进，均属于本发明的保护范围内。
[0015]本发明所需设备为机械压力机或液压机。
【权利要求】
1.一种具有预应力结构的连续等方形通道温挤压方法及模具包括如下部件:下模板，导柱，内六角螺钉，导套，上模板，凸模固定板，垫块，定位圆柱销，凸模垫板，内六角螺钉，凸模，凹模压板，第二层凹模压套第一层凹模压套，凹模和凹模垫板，其特征是: (a)该模具采用双层组合凹模预应力结构，采用过盈配合的预应力结构能够大幅度提高模具强度，能够实现方形毛坯材料的反复挤出，进而获得具有纳米微观组织的材料； (b)本发明的ECAP模具能实现方形挤压件侧向连续挤出，在组合凹模及预应力套圈中加工出方形挤压件挤出通道； 在模具完成一次挤压行程后，将方形挤压件再放入模腔内挤压，如此反复可连续挤出方形挤压件； (c)预应力模具过盈配合量及结构尺寸:D= 275mm, dl=150mm, ul=0.984, d2 =(2.45 ?3.25) d = = 223.75mm,考虑压套开孔，d2=230mm, u2==0.4674，u 为 d 处径向过盈量。
2.根据权利要求1所述的一种具有预应力结构的连续等方形通道温挤压方法及模具，其特征是:凹模分成两部分来制作，由于模具具有的型腔结构是两个成一定角度的等横截面管道，为了便于加工凹模分成两部分来制作。
3.根据权利要求1所述的一种具有预应力结构的连续等方形通道温挤压方法及模具，其特征是:为了避免方形挤压件毛刺较大的现象，预应力套圈与凹模采用倒钟形过盈配合，随着挤压力的增加能有效增加模具的过盈量，提高预应力，提高模具寿命。
【文档编号】B21C25/02GK103611751SQ201310607491
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】徐淑波, 刘婷, 景财年 申请人:山东建筑大学