一种正挤压和变通道转角挤压复合成型的棒材加工装置的制作方法

本实用新型涉及一种变通道复合成型的棒材加工装置，具体涉及一种正挤压和变通道转角挤压复合成型的棒材加工装置，属于材料塑性加工领域。

背景技术：
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镁合金因较高的比强度，在工业方面受到广泛关注，但是较差的延展性和强度限制了它在工程材料方面的广泛应用。为了提高延展性和强度，大塑性变形已经作为一种产生超细晶结构的有效技术而出现。传统的大塑性变形技术有等通道转角挤压、高压扭转、往复挤压、累积叠轧和多向锻造等，此些传统的大塑性变形技术能够改变晶粒大小和晶界分布，因此赋予微观结构不同的显著性能。

为了对材料累积大的应变，需要对材料进行多次变形加工，而目前利用上述传统的大塑性变形技术制备超细晶材料的方法都是在同一个装置上进行反复地加工。例如：累积叠轧，需要多次的轧制才能制出超细晶材料；等通道转角挤压，需要在通道中重复挤压多次才能获得超细晶材料；往复挤压，需要在试验装置上往复挤压多次才能得到高性能的材料。致使其生产效率低下，耗能耗时，装置制造成本增加。而若能在一次加工过程中集合多种成型方式，则即能提高生产效率，又能保证制备出高性能材料，因此，探究出一种能够集多种成型方法于一体的加工装置来制备超细晶结构的高性能材料具有重要的意义。

技术实现要素：
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本实用新型为克服上述不足，提供了一种正挤压和变通道转角挤压复合成型的棒材加工装置，其集正挤压与变通道转角挤压方式于一体，能够加工出高性能的超细晶材料，同时提高了生产效率。

本实用新型的正挤压和变通道转角挤压复合成型的棒材加工装置，为实现上述目的所采用的技术方案在于：包括冲头、正挤压凹模及模套，所述正挤压凹模设于模套内，正挤压凹模内开设有横截面为圆形的通道，所述通道包括正挤压通道和呈L形的变通道转角挤压通道，正挤压通道由上部的上等径通道和其下部直径由上到下逐渐缩小的上变径通道构成，变通道转角挤压通道由转角前的下等径通道和转角后直径由转角处向端部逐渐缩小的下变径通道构成，上变径通道连接下等径通道，上等径通道内设有正挤压凹模套筒，冲头伸入正挤压凹模套筒内。

作为本实用新型的进一步改进，所述正挤压凹模由两个半模拼装而成，可便于对正挤压凹模进行安装和拆卸更换。

作为本实用新型的进一步改进，由两个半模拼装成的正挤压凹模呈倒立的圆台状，其圆台状的锥面会给正挤压凹模一个楔紧力，提高正挤压凹模与模套连接的紧密性。

作为本实用新型的进一步改进，所述变通道转角挤压通道的内角为90°至120°，外角为0°到90°，如此设置，可提高变通道转角挤压的塑性效果。

作为本实用新型的进一步改进，所述模套上沿周向均匀分布有加热棒安装孔，且加热棒安装孔的轴线与正挤压凹模的轴线平行，如此设置，可对装置进行加热，提高生产效率。

作为本实用新型的进一步改进，所述模套上开设有热电偶测温孔，且热电偶测温孔的轴线与正挤压凹模的轴线垂直，如此设置，能够对温度进行精确测量，实现对挤压过程中温度的控制。

作为本实用新型的进一步改进，所述正挤压凹模通过定位销固定在模套内，使正挤压凹模通过定位销进行定位。

本实用新型的有益效果是：本实用新型将正挤压和变通道转角挤压两种塑性变形技术集合到同一装置上，相较于传统的分别采用单独的加工装置进行单独方式的加工，其效率可提高25～40％，能耗降低了10～20％，且装置的制造成本相比现有装置的制作成本降低了15％以上。在此基础上，本实用新型在正挤压凹模内设置可拆卸的正挤压凹模套筒，其中，上等径通道的直径与下等径通道的直径的比值为挤压比，通过更换轴心处开设有通道的正挤压凹模套筒可改变这个挤压比，以满足多种挤压比变形的需要，无需重新制作装置，降低了装置的制造成本。此外，本实用新型中的正挤压凹模由两个半模拼装成倒立的圆台形，不仅便于正挤压凹模的拆卸更换，而且圆台状的锥面也会给正挤压凹模一个楔紧力，提高正挤压凹模与模套连接的紧密性，同时可提高在挤压时正挤压凹模承受的挤压力。

附图说明：

图1是本实用新型的三维结构示意图；

图2是本实用新型的俯视图；

图3是图2的A-A截面的剖视图；

图4是图3的右视图；

图5是本实用新型中正挤压凹模的俯视图；

图6是图5的B-B截面的剖视图；

图7是本实用新型中正挤压凹模的主视图；

图8是本实用新型中正挤压凹模套筒的俯视图；

图9是图8的C-C截面的剖视图。

具体实施方式：

参照各附图，该正挤压和变通道转角挤压复合成型的棒材加工装置，包括冲头1、正挤压凹模2及模套4，所述正挤压凹模2设于模套4内，并通过定位销9定位，正挤压凹模2内开设有横截面为圆形的通道，所述通道包括正挤压通道6和呈L形的变通道转角挤压通道5，正挤压通道6由上部的上等径通道61和其下部直径由上到下逐渐缩小的上变径通道62构成，变通道转角挤压通道由转角前的下等径通道51和转角后直径由转角处向端部逐渐缩小的下变径通道52构成，上变径通道62连接下等径通道51，上等径通道62内设有正挤压凹模套筒3，冲头1伸入正挤压凹模套筒3内。

进一步地，所述正挤压凹模2由两个半模拼装而成，拼装后的正挤压凹模2呈倒立的圆台状。

进一步地，所述变通道转角挤压通道5的内角α为90°至120°，外角β为0°到90°。

进一步地，所述模套4上沿周向均匀分布有加热棒安装孔10，且加热棒安装孔10的轴线与正挤压凹模2的轴线平行；所述模套4的侧面上开设有热电偶测温孔8，且热电偶测温孔8的轴线与正挤压凹模2的轴线垂直。

本实用新型的装置所加工的金属棒材主要为镁合金或铝合金，其使用步骤为：一、将模套4固定在压力机上；二、将正挤压凹模2安装在模套4内，并且用定位销9定位；三、将正挤压凹模套筒3安装在正挤压凹模2内；四、将加热棒安装在预留的加热棒安装孔8中；五、将热电偶测温装置安装在预留的热电偶测温孔7中；六、将装置加热到指定温度，并保持温度恒定；七、将去应力退火的棒料放入正挤压凹模套筒3中；八、将冲头1下移至正挤压凹模套筒3内；九、由压力机对冲头1施加压力下行，在正挤压凹模套筒3内发生镦粗、挤压等变形；十、继续对冲头1施加压力，胚料进入变通道转角挤压通道5中，随着变通道转角挤压通道5直径的逐渐缩小而发生剪切、镦粗变形等；十一、继续施加压力，胚料从变通道转角挤压通道5的模口挤出，即制得所需的细晶材料。