一种用于钛合金型材挤压的挤压垫的制作方法

本发明属于材料成型技术领域，具体地，涉及一种用于钛合金型材挤压的挤压垫。

背景技术：

众所周知，钛合金型材是一种重要的近终形半成品，它仅需少量机加工或者不需机加工即可作直接为零件应用，其结构效益高，目前已在国内外多种型号的航空航天飞行器上有大量应用。

其中，热挤压法是目前国内外生产钛合金型材的主流工艺技术。考虑到表面质量是决定钛合金型材应用的最重要因素，为了获得较好的表面质量，在钛合金型材挤压时，一方面需要使用防氧化玻璃涂层，对挤压锭坯进行防氧化保护，以防止挤压锭坯加热时表面出现硬脆的氧化层，避免在后续挤压过程中被拉裂形成裂纹而恶化表面质量；另一方面需要使用玻璃润滑剂以改善挤压润滑条件，防止挤压型材表面形成较深的沟槽。

目前常用的玻璃润滑剂主要包括用于挤压锭坯表面的外涂玻璃粉和用于挤压锭坯与模具之间的玻璃垫。因此，在挤压过程中挤压锭坯外表面会粘附大量的玻璃，有时也会存在少量的氧化层。目前钛合金型材挤压时通常采用金属热挤压加工常用的圆柱形挤压垫，其作用是挤压结束之后便于挤压制品与挤压轴相脱离，但是，在挤压钛合金型材时，圆柱形挤压垫会促使挤压锭坯外表面金属与内层金属同时向模孔流动，会导致挤压锭坯外表面的玻璃、氧化层等异物随着金属的流动进入模孔，挤占金属流动的空间，替代金属在截面上的填充，导致型材截面填充不满。

综上所述，亟待设计一种能够避免挤压锭坯圆周表面金属流入模孔的挤压垫，以解决现有技术中存在的技术问题。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的是提供一种能够避免锭坯圆周表面金属流入模孔的挤压垫，包括挤压锥1、过渡圆弧台阶2和反流限位台阶3，所述挤压锥1设置成直径大小渐变的形式，所述挤压锥1利用与挤压机的挤压筒内径差异，在挤压锭坯后端形成空间，从而使挤压锭坯外表面金属在挤压过程中反向流动；所述过渡圆弧台阶2一端连接所述挤压锥1最大外径端，另一端连接所述反流限位台阶3，所述过渡圆弧台阶2用于减少挤压锥1与反流限位台阶3连接处的应力集中，所述反流限位台阶3用于阻挡在挤压过程中反向流动的金属与挤压机的挤压轴接触，以便挤压之后挤压制品与挤压轴顺利脱离。

优选地，所述挤压锥1的最小外径比挤压机的挤压筒内径小25mm-40mm，最大外径比挤压机的挤压筒内径小15mm-30mm。

优选地，所述挤压锥1的最小外径为65mm-180mm，最大外径为75mm-190mm。

优选地，所述过渡圆弧台阶2的过渡圆弧半径为5mm-10mm。

优选地，所述反流限位台阶3外径比挤压机的挤压筒内径小5mm-10mm。

优选地，所述反流限位台阶3外径为85mm-210mm。

优选地，所述反流限位台阶3厚度为15mm-50mm。

优选地，使用时将所述挤压垫放置在挤压锭坯与挤压机的挤压轴之间，其中挤压锥1一端靠近挤压锭坯，而反流限位台阶3与挤压轴相接触，随后进行挤压。

本发明具有以下优点和有益效果：

1)结构简单，利用挤压锥、反流限位台阶与挤压筒内壁直径的差异，提供了挤压锭坯外表层金属流动的空间；

2)挤压过程中，挤压锭坯内层金属流动反向与挤压方向一致从而流入模孔，挤压锭坯外表面金属与挤压方向相反从而流入挤压锥直径、反流限位台阶、挤压筒内壁形成的空间中，最终使挤压锭坯内外表面分层，从而避免了外表面金属杂质流入挤压模孔而引发的型材截面填充缺损问题。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明的一种用于钛合金型材挤压的挤压垫的整体结构示意图；

其中，附图中的附图标记为：

1-挤压锥；2-过渡圆弧台阶；3-反流限位台阶。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的一项宽泛实施例中，一种用于钛合金型材挤压的挤压垫，包括挤压锥、过渡圆弧台阶、反流限位台阶，其中，

挤压垫总厚度优选为50-150mm，

优选地，挤压锥的最小外径比挤压机的挤压筒内径小25mm-40mm，挤压锥的最大外径比挤压机的挤压筒内径小15mm-30mm；

挤压锥利用与挤压筒内径差异，在挤压锭坯后端形成空间，从而使挤压锭坯外表面金属在挤压过程中反向流动；

过渡圆弧台阶一端连接挤压锥最大外径端，另一端连接反流限位台阶，优选地，其过渡圆弧半径为5mm-10mm；

过渡圆弧台阶用于减少挤压锥与反流限位台阶连接处的应力集中；

优选地，反流限位台阶外径比挤压机的挤压筒内径小5mm-10mm，反流限位台阶厚度为15mm-50mm；

反流限位台阶用于阻挡在挤压过程中反向流动的金属与挤压轴接触，以便挤压之后挤压制品与挤压轴顺利脱离。

钛合金型材挤压时采用常规挤压过程中挤压垫的放置方式，将挤压垫放置在挤压锭坯与挤压机的挤压轴之间，其中挤压锥一端靠近挤压锭坯，而反流限位台阶与挤压轴相接触，随后采用常规挤压流程进行挤压。

下面结合附图和优选实施例对本发明进行进一步解释和说明。

优选实施例1：

本优选实施例中，采用直径90mm的挤压筒进行钛合金型材挤压。使用的挤压垫各结构的尺寸如下，挤压垫总厚度50mm；挤压锥1最小外径65mm，挤压锥1最大外径75mm；过渡圆弧台阶半径5mm；反流限位台阶3的外径85mm，反流限位台阶的厚度15mm。

钛合金型材挤压时，采用常规挤压过程中挤压垫放置方式，将挤压垫放置在挤压锭坯与挤压机的挤压轴之间，挤压锥1一端靠近挤压锭坯，反流限位台阶3与挤压轴相接触，随后采用常规挤压流程进行挤压。在挤压过程中，挤压锭坯内层金属流动反向与挤压方向一致从而流入模孔，挤压锭坯外表面金属与挤压方向相反从而流入挤压锥直径、反流限位台阶和挤压筒内壁形成的空间中，最终使挤压锭坯内外表面分层，避免了外表面金属流入挤压模孔。

优选实施例2：

本优选实施例中，采用直径220mm的挤压筒进行钛合金型材挤压。使用的挤压垫各结构的尺寸如下，挤压垫总厚度150mm；挤压锥1最小外径180mm，挤压锥1最大外径190mm；过渡圆弧台阶半径10mm；反流限位台阶3的外径210mm，反流限位台阶的厚度50mm。

钛合金型材挤压时，采用常规挤压过程中挤压垫放置方式，将挤压垫放置在挤压锭坯与挤压机的挤压轴之间，挤压锥1一端靠近挤压锭坯，反流限位台阶3与挤压轴相接触，随后采用常规挤压流程进行挤压。在挤压过程中，挤压锭坯内层金属流动反向与挤压方向一致从而流入模孔，挤压锭坯外表面金属与挤压方向相反从而流入挤压锥直径、反流限位台阶、挤压筒内壁形成的空间中，最终使挤压锭坯内外表面分层，避免了外表面金属流入挤压模孔。

本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。