本发明属于挤压技术领域，具体涉及一种棒材挤压模具及其使用方法。
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，同时,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。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术的不足,本发明提供了一种棒材挤压模具及其使用方法，能够降低细晶材料制备方法中工序复杂程度、提高可操作性和成形效率。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种棒材挤压模具，包括冲模和型模：
所述的型模为一中空的圆柱体，中空部分为成形型腔,所述的成形型腔包括挤入段1,挤入段1顶部与冲模相接触,挤入段1的下端连接右偏挤压段2,右偏挤压段2的下端连接左偏挤压段3上端,左偏挤压段3下端连接正挤压段4上端,正挤压段4下端连接挤出段5的上端；所述的右偏挤压段2的纵切面为直角梯形，左偏挤压段3的纵切面为平行四边形，正挤压段4的纵切面为非直角非等腰梯形。
所述的冲模为一圆柱体，圆形横截面的直径为d，冲模的长度为1.2l～1.5l。
所述的挤入段1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。
所述的右偏挤压段2与挤入段1相连接的横截面为大圆，大圆的直径为d，右偏挤压段2与左偏挤压段3相连接的横截面右偏圆，右偏圆的直径为d－m，右偏挤压段2的垂直长度为0.2l；左偏挤压段3与正挤压段4相连接的横截面为左偏圆，左偏圆的直径为d－m，左偏挤压段的垂直长度为0.2l；正挤压段4与挤出段5相连接的横截面为小圆，小圆的直径为d－2m，正挤压段的垂直长度为0.2l；
所述的挤出段5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。
所述的大圆的圆心和右偏圆的圆心的距离在水平面投影上为0.5m，右偏圆与大圆在水平面投影上内切，大圆的圆心和左偏圆的圆心的距离在水平面投影上为0.5m，左偏圆与大圆在水平面投影上内切，小圆在水平面投影上内切于右偏圆和左偏圆。
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、左偏圆的内切点在水平面投影上位于同一直线上。
所述m的取值为：0<m<0.25d。
一种棒材挤压模具的使用方法：
步骤一，准备：清洁型模的成形型腔，在第一预挤压棒材外表面和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，冲模的另一端为挤压工作端面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d/s～2d/s的速度提升，当冲模完全从成形型腔出来时，将第二预挤压棒材放置于挤入段1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成形型腔，第一预挤压棒材依次经过挤入段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；依次类推，得到挤压棒材为圆柱棒材，圆柱棒材的直径为d，长度为0.5l～0.8l；
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，冲模完全从棒材挤压模具的成形型腔出来。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
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。
本发明提供的一种用于棒材挤压模具及其成形方法，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。
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。
参照图1所示，一种棒材挤压模具，包括冲模和型模：
所述的型模为一中空的圆柱体，中空部分为成形型腔,所述的成形型腔包括挤入段1,挤入段1顶部与冲模相接触,挤入段1的下端连接右偏挤压段2,右偏挤压段2的下端连接左偏挤压段3上端,左偏挤压段3下端连接正挤压段4上端,正挤压段下端连接挤出段5的上端；
参照图2所示，所述的右偏挤压段2的纵切面为直角梯形，左偏挤压段3的纵切面为平行四边形，正挤压段4的纵切面为非直角非等腰。
所述的冲模为一圆柱体，圆形横截面的直径为d，冲模的长度为1.2l～1.5l。
所述的挤入段1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。
所述的右偏挤压段2与挤入段1相连接的横截面为大圆，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；
所述的左偏挤压段3与右偏挤压段2相连接的横截面为右偏圆，右偏圆的直径为d－m，左偏挤压段3与正挤压段4相连接的横截面为左偏圆，左偏圆的直径为d－m，左偏挤压段的垂直长度为0.2l；
所述的正挤压段4与左偏挤压段3相连接的横截面左偏圆，左偏圆的直径为d－m，正挤压段4与挤出段5相连接的横截面为小圆，小圆的直径为d－2m，正挤压段的垂直长度为0.2l；
所述的挤出段5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。
参照图3所示，所述的大圆的圆心和右偏圆的圆心的距离在水平面投影上为0.5m，右偏圆与大圆在水平面投影上内切，大圆的圆心和左偏圆的圆心的距离在水平面投影上为0.5m，左偏圆与大圆在水平面投影上内切，小圆在水平面投影上内切于右偏圆和左偏圆。
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、左偏圆的内切点在水平面投影上位于同一直线上。
所述m的取值为：0<m<0.25d。
本发明采用上述棒材挤压模具的成形方法步骤为：
步骤一，准备：清洁棒材挤压模具的型模的成形型腔，在第一预挤压棒材外表面和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棒材挤压模具的挤入段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，当冲模完全从棒材挤压模具的成形型腔出来时，将第二预挤压棒材放置于挤入段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棒材挤压模具的成形型腔，第一预挤压棒材依次经过挤入段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，冲模完全从棒材挤压模具的成形型腔出来。
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。