一种模具及其成形材料方法与流程

本发明属于挤压技术领域，具体涉及一种模具及其成形材料方法。

背景技术：

挤压和镦粗是金属材料塑性成形两种基本成形材料方法，两种成形方式都能够有效地细化材料组织，改善材料的综合性能。但在实际操作中，镦粗和挤压相结合的变形方式并不多见，将镦粗和挤压结合可更大程度上提高了材料成形的效率。

基于上述考虑，提出一种新型镦粗和挤压相结合的复合成形材料方法。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种模具及其成形材料方法，以解决目前细晶材料制备方法中存在的工序复杂、可操作性不强及成形效率低的问题。

本发明的模具由冲模和型模组成，成形型腔位于型模中，由挤入段、右偏挤压段、左偏挤压段、正挤压段和挤出段组成。

冲模为一圆柱体，圆形横截面的直径为d，冲模的长度为1.2l~1.5l。

型模为一中空的圆柱体，中空部分为成形型腔。

挤入段为一圆柱体通道，横截面为圆形，圆形的直径为d，挤入段的长度为l。

右偏挤压段与挤入段相连接的横截面为圆形，定义为大圆，大圆的直径为d，右偏挤压段与左偏挤压段相连接的横截面为圆形，定义为右偏圆，右偏圆的直径为d－m，右偏挤压段的垂直长度为0.2l。

左偏挤压段与右偏挤压段相连接的横截面为圆形，定义为右偏圆，右偏圆的直径为d－m，左偏挤压段与正挤压段相连接的横截面为圆形，定义为左偏圆，左偏圆的直径为d－m，右偏挤压段的垂直长度为0.2l。

正挤压段与左偏挤压段相连接的横截面为圆形，定义为左偏圆，左偏圆的直径为d－m，正挤压段与挤出段相连接的横截面为圆形，定义为小圆，小圆的直径为d－2m，正挤压段的垂直长度为0.2l。

挤出段为一圆柱体通道，横截面为圆形，圆形的直径为d－2m，挤出段的长度为0.2l。

在水平面投影上，大圆的圆心和右偏圆的圆心的距离为0.5m，右偏圆与大圆内切，大圆的圆心和左偏圆的圆心的距离为0.5m，左偏圆与大圆内切，小圆内切于右偏圆和左偏圆。

在水平面投影上，大圆的圆心、右偏圆的圆心、左偏圆的圆心、大圆和右偏圆的内切点、大圆和左偏圆的内切点、小圆与右偏圆、左偏圆的内切点位于同一直线上。

所述0<m<0.25d。

本发明采用上述模具的成形材料方法步骤为：

步骤一，准备：清洁模具的型模的成形型腔，在第一预挤压棒材外表面和模具的型模的成形型腔上涂抹挤压润滑剂。

步骤二，装配：将第一预挤压棒材放置于模具的挤入段中，第一预挤压棒材的下端面与挤入段的下端面相接触，第一预挤压棒材的上端面为挤压端面，冲模的一端连接到挤压装置的装夹固定端，另一端为挤压工作端，与第一预挤压棒材的挤压端面相接触。

步骤三，挤压成形：开启挤压装置，冲模以0.1d/s~d/s的挤压速度挤压第一预挤压棒材，当冲模的挤压工作端面与模具的挤入段的下端面重合时，关闭挤压装置，停止冲模的挤压运行。

步骤四，挤出成形：再开启挤压装置，冲模以d/s~2d/s的速度提升，当冲模完全从模具的成形型腔出来时，将第二预挤压棒材放置于模具的挤入段中，开启挤压装置，冲模以0.1d/s~d/s的挤压速度挤压第二预挤压棒材，当冲模的挤压端面与模具的挤入段的下端面重合时，关闭挤压装置，停止冲模的挤压运行，第二预挤压棒材会将第一预挤压棒材挤出模具的成形型腔，第一预挤压棒材依次经过模具的挤入段、右偏挤压段、左偏挤压段、正挤压段和挤出段的变形，完成第一预挤压棒材的挤压变形。

步骤五，成形收尾：开启挤压装置，冲模以d/s~2d/s的速度提升，冲模完全从模具的成形型腔出来。

上述模具的成形材料方法，所述预挤压棒材为圆柱棒材，圆柱棒材的直径为d，预挤压棒材的长度为0.5l~0.8l。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明采用的模具及其成形材料方法的技术方案，预挤压棒材在右偏挤压段变形时，右偏挤压段的纵切面为直角梯形，梯形的直角所在的腰长度较短，处于垂直状态，梯形的另一条腰较长，从平面变形角度，材料在变形过程中，梯形内，一侧材料流动变形速度快，一侧材料流动变形速度慢，呈现一种不均匀剪切变形状态，延伸至空间状态，同样是一种不均匀剪切变形状态，预挤压棒材在右偏挤压段内主要实现了预挤压棒材一侧的挤压变形；同样道理，预挤压棒材在左偏挤压段变形时，实现预挤压棒材另一侧的挤压变形，两侧的挤压变形正挤压段内相互均衡，从而获得比传统单纯挤压成形更大的变形程度，有利于材料组织的改善和材料性能的提高。

本发明提供的一种模具及其成形材料方法，具有变形效果好，效率高的优点。

附图说明

图1是本发明的模具型腔结构示意图；

图2是本发明的模具型腔截面示意图；

图3是右偏挤压段的纵截面材料流动示意图；

图中：1.挤入段，2.右偏挤压段，3.左偏挤压段，4.正挤压段，5.挤出段。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例：预挤压棒材为圆柱棒材，圆柱棒材的直径为10mm，预挤压棒材的长度为70mm。

如图1~3所示，模具由冲模和型模组成，成形型腔位于型模中，由挤入段1、右偏挤压段2、左偏挤压段3、正挤压段4和挤出段5组成。

冲模为一圆柱体，圆形横截面的直径为10mm，冲模的长度为120mm。

型模为一中空的圆柱体，中空部分为成形型腔。

挤入段1为一圆柱体通道，横截面为圆形，圆形的直径为10mm，挤入段1的长度为100mm。

右偏挤压段2与挤入段1相连接的横截面为圆形，定义为大圆，大圆的直径为10mm，右偏挤压段2与左偏挤压段3相连接的横截面为圆形，定义为右偏圆，右偏圆的直径为8mm，右偏挤压段2的垂直长度为20mm。

左偏挤压段3与右偏挤压段2相连接的横截面为圆形，定义为右偏圆，右偏圆的直径为8mm，左偏挤压段3与正挤压段4相连接的横截面为圆形，定义为左偏圆，左偏圆的直径为8mm，右偏挤压段2的垂直长度为20mm。

正挤压段4与左偏挤压段3相连接的横截面为圆形，定义为左偏圆，左偏圆的直径为8mm，正挤压段4与挤出段5相连接的横截面为圆形，定义为小圆，小圆的直径为6mm，正挤压段4的垂直长度为20mm。

挤出段5为一圆柱体通道，横截面为圆形，圆形的直径为6mm，挤出段5的长度为20mm。

在水平面投影上，大圆的圆心和右偏圆的圆心的距离为1mm，右偏圆与大圆内切，大圆的圆心和左偏圆的圆心的距离为1mm，左偏圆与大圆内切，小圆内切于右偏圆和左偏圆。

在水平面投影上，大圆的圆心、右偏圆的圆心、左偏圆的圆心、大圆和右偏圆的内切点、大圆和左偏圆的内切点、小圆与右偏圆、左偏圆的内切点位于同一直线上。

本发明采用上述模具的成形材料方法步骤为：

步骤一，准备：清洁模具的型模的成形型腔，在第一预挤压棒材外表面和模具的型模的成形型腔上涂抹挤压润滑剂。

步骤二，装配：将第一预挤压棒材放置于模具的挤入段1中，第一预挤压棒材的下端面与挤入段1的下端面相接触，第一预挤压棒材的上端面为挤压端面，冲模的一端连接到挤压装置的装夹固定端，另一端为挤压工作端，与第一预挤压棒材的挤压端面相接触。

步骤三，挤压成形：开启挤压装置，冲模以8mm/s的挤压速度挤压第一预挤压棒材，当冲模的挤压工作端面与模具的挤入段1的下端面重合时，关闭挤压装置，停止冲模的挤压运行。

步骤四，挤出成形：再开启挤压装置，冲模以15mm/s的速度提升，当冲模完全从模具的成形型腔出来时，将第二预挤压棒材放置于模具的挤入段1中，开启挤压装置，冲模以8mm/s的挤压速度挤压第二预挤压棒材，当冲模的挤压端面与模具的挤入段1的下端面重合时，关闭挤压装置，停止冲模的挤压运行，第二预挤压棒材会将第一预挤压棒材挤出模具的成形型腔，第一预挤压棒材依次经过模具的挤入段1、右偏挤压段2、左偏挤压段3、正挤压段4和挤出段5的变形，完成第一预挤压棒材的挤压变形。

步骤五，成形收尾：开启挤压装置，冲模以15mm/s的速度提升，冲模完全从模具的成形型腔出来。

本实施例采用的模具及其成形材料方法的技术方案，预挤压棒材在右偏挤压段2变形时，右偏挤压段2的纵切面为直角梯形，梯形的直角所在的腰长度较短，处于垂直状态，梯形的另一条腰较长，从平面变形角度，材料在变形过程中，梯形内，一侧材料流动变形速度快，一侧材料流动变形速度慢，呈现一种不均匀剪切变形状态，延伸至空间状态，同样是一种不均匀剪切变形状态，预挤压棒材在右偏挤压段2内主要实现了预挤压棒材一侧的挤压变形；同样道理，预挤压棒材在左偏挤压段3变形时，实现预挤压棒材另一侧的挤压变形，两侧的挤压变形正挤压段4内相互均衡，从而获得比传统单纯挤压成形更大的变形程度，有利于材料组织的改善和材料性能的提高。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定本发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本发明涵盖的范畴。