往复挤压墩粗制备块体超细晶金属材料的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于材料加工【技术领域】，具体涉及一种往复挤压墩粗制备块体超细晶金属材料的装置。本实用新型包括上压杆、凹模、下压杆和底座。整体式凹模内开设有挤压型腔，挤压型腔由截面形状为矩形的上模腔和下模腔组成，上模腔和下模腔交错界面形成挤压剪切台阶。凹模放置在底座上，配套的底座使得往复挤压在单缸压机上就能实现。本实用新型通过巧妙设计挤压工艺和模具型腔尺寸，使每道次挤压变形后坯料恢复到原来形状，结构简单、晶粒细化能力强，可制备组织均匀的块体超细晶材料。
【专利说明】往复挤压墩粗制备块体超细晶金属材料的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于材料加工【技术领域】，具体涉及一种往复挤压墩粗制备块体超细晶金属材料的装置。
【背景技术】
[0002]细化晶粒尺寸可大幅提高金属材料的强度和塑性，拓展金属材料的应用领域，减轻金属构件重量。受交通运输、航空航天和国防军工等国民经济支柱产业需求的推动，对高比强度、高比刚度等高性能结构材料的需求日益增加，发展超细晶材料是开发与制备高比强度、高比刚度等高性能结构材料的重要方法之一。传统压力加工技术可以在材料成型的同时细化组织、消除铸造缺陷，获得比铸态产品更优异的力学性能，然而，传统工业采用的挤压、锻造、轧制等压力加工技术由于每次加工的应变量没有达到一定的临界值，所以很难获得超细晶组织。近年来，大塑性变形技术的研究表明，采用强烈的塑性变形就可以获得亚微米、纳米级晶粒，在保持良好的塑韧性下，显著提高材料的强度。
[0003]发明专利“制备大块超细晶材料的镦压模具”(申请号200710045628.3)公布了一种反复镦压模具，可实现金属材料的反复镦压，但加工过程不连续，效率较低。实用新型专利“制备超细晶材料的往复挤压装置”(申请号200720075526.1)公布了一种往复挤压装置，可实现连续的反复挤压加工，但变形不均匀，导致组织也不均匀；单道次变形量较小，组织细化能力较弱。
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【发明内容】
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[0005]本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种往复挤压墩粗制备块体超细晶金属材料的装置，通过采用整体式模具，使其简化模具结构，易于取料操作，提高加工效率，提高组织细化能力。
[0006]本实用新型的任务是通过以下技术方案来实现的，本实用新型包括:上压杆、凹模、下压杆和底座，其特征在于:凹模为整体式结构，凹模开设有挤压型腔，挤压型腔由上模腔和下模腔组成，上模腔和下模腔截面形状为矩形，上模腔和下模腔交错布置，在交错界面形成挤压剪切台阶；上压杆置于上膜腔中，下压杆置于下膜腔中；凹模放置在底座上，底座中心有圆形凹槽，下压杆置于底座的圆形凹槽中。
[0007]所述底座，其上表面设有定位凸台，用于固定凹模。
[0008]所述上模腔和下模腔，其尺寸可以相等，也可以不等。
[0009]本实用新型工作原理是，首先将待加工坯料和凹模加热到预定温度，将坯料放入上模腔，在上压杆的作用下，坯料沿上模腔进入下模腔，在剪切台阶处产生挤压剪切变形，当变形后的坯料遇到下压杆的阻挡后，坯料发生镦粗，直至上压杆把坯料全部挤压入下模腔，材料正好把下模腔充满，第一道次挤压结束，然后将凹模上下翻转，下压杆变为上压杆，下模腔变为上模腔，重复上一道工序，反复进行直至获得所需应变量后，将上压杆和下压杆移走，将材料顶出凹模，获得超细晶材料。
[0010]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0011]本实用新型通过采用整体式凹模，消除飞边、降低挤压力；配套的底座使得往复挤压在单缸压机上就能实现；本实用新型可以制备纯金属、合金、金属基复合材料等超细晶材料，具有晶粒细化能力强，操作方便、结构简单、实用性强、易于普及的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型模具结构示意图。
[0013]图2为本实用新型纵向半剖结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明:本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
[0015]如图1和图2所示，一种往复挤压墩粗制备块体超细晶金属材料的装置，本实施例包括:上压杆1、凹模2、下压杆3和底座4，其特征在于:凹模2为整体式结构，凹模2开设有挤压型腔，挤压型腔由上模腔5和下模腔7组成，上模腔5和下模腔7截面形状为矩形，上模腔5和下模腔7交错布置，在交错界面形成挤压剪切台阶6 ;上压杆I置于上膜腔5中，下压杆3置于下膜腔7中；凹模2放置在底座4上，底座4中心有圆形凹槽，下压杆3置于底座4的圆形凹槽中。
[0016]所述底座4，其上表面设有定位凸台8，用于固定凹模2。
[0017]本实用新型工作原理是，首先将待加工坯料和凹模2加热到预定温度，将坯料放入上模腔5，在上压杆I的作用下，坯料沿上模腔5进入下模腔7，在剪切台阶6处产生挤压剪切变形，当变形后的坯料遇到下压杆3的阻挡后，坯料发生镦粗，直至上压杆I把坯料全部挤压入下模腔7，材料正好把下模腔7充满，第一道次挤压结束，然后将凹模2上下翻转，下压杆3变为上压杆1，下模腔7变为上模腔5，重复上一道工序，反复进行直至获得所需应变量后，将上压杆I和下压杆3移走，将材料顶出凹模2，获得超细晶材料。
【权利要求】
1.一种往复挤压墩粗制备块体超细晶金属材料的装置，包括:上压杆(I)、凹模(2)、下压杆(3)和底座(4)，其特征在于:凹模(2)为整体式结构，凹模(2)开设有挤压型腔，挤压型腔由上模腔(5)和下模腔(7)组成，上模腔(5)和下模腔(7)截面形状为矩形，上模腔(5)和下模腔(7 )交错布置，在交错界面形成挤压剪切台阶(6 );上压杆(I)置于上膜腔(5 )中，下压杆(3 )置于下膜腔(7 )中；凹模(2 )放置在底座(4)上，底座(4)中心有圆形凹槽，下压杆(3)置于底座(4)的圆形凹槽中。
2.根据权利要求1所述的往复挤压墩粗制备块体超细晶金属材料的装置，其特征是，所述的上模腔(5)和下模腔(7)，其尺寸可以相等，也可以不等。
【文档编号】B21C23/21GK203917441SQ201420285733
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】林金保, 任伟杰, 崔小朝, 王灵卉, 马永忠 申请人:太原科技大学, 林金保