镁基复合材料的半固态坯料加工装置的制作方法

本实用新型涉及复合材料加工技术领域，更具体地说，它涉及镁基复合材料的半固态坯料加工装置。

背景技术：

基于轻质优势，镁合金在航空航天及汽车制造等领域极具发展前景，但绝对强度低、耐高温性能差等不足严重限制了其应用。镁基复合材料在保证轻质优势的同时，极大的提高材料的强度和塑性，因此具有良好的发展前景。

目前，常用的镁基复合材料制备工艺分为液相法和固相法。液相法主要包括搅拌铸造法、挤压铸造法和液态浸渗法等，是将增强相与合金熔体混合的一种方法，该方法需要进行镁合金熔炼，由于镁合金性质活泼，在熔炼过程中极易氧化、燃烧，存在安全问题，若采用保护气氛，势必提高成本。此外，搅拌铸造法不可避免的引入气体和夹杂，同时造成增强相的偏析和团聚现象；挤压铸造法和液态浸渗法工序复杂，成本高，并且存在润湿性不好、发生有害的界面反应等缺陷。固相法是利用粉末冶金原理，将镁合金基体粉末与增强相按设计要求的比例进行机械混合，然后压坯、烧结或直接把混合料进行热压、热轧、热挤成型来制备镁合金复合材料的工艺，但是粉末冶金工艺制造成本较高，生产设备复杂，很难制造大尺寸的坯件和零件，目前该方法较多的应用于实验室研究中，在实际生产中难以获得广泛应用。半固体成型技术兼具铸造和塑性加工的优点，即能用较小的力近净成型出复杂形状的优质镁基复合材料制件。

现有技术中，镁基复合材料的半固态坯料加工装置产出坯料的加工程序复杂，从而导致坯料的加工效率不高，且坯料的球化率不高。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供镁基复合材料的半固态坯料加工装置，具有加工坯料时逐级挤压并用转角结构产生剪切应力，从而提高坯料的球化率和生产效率的效果。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：镁基复合材料的半固态坯料加工装置，包括模具本体、位于模具本体内的模具腔和位于模具腔内的压板，所述压板顶面固定连接有贯穿模具本体顶端的传动轴；所述模具腔包括一级圆柱形腔、与一级圆柱形腔连接的二级圆柱形腔、与二级圆柱形腔连接的三级圆柱形腔和与三级圆柱形腔连接的等径C形转角腔；所述模具本体的侧壁设有与一级圆柱形腔连通的滑槽；所述滑槽内滑动连接有挡板；所述模具本体的侧壁设有与一级圆柱形腔连通的进料口；所述等径C形转角腔连接有出料口。

通过采用上述技术方案，在制备镁基复合材料的半固态坯料时，将镁基复合材料从进料口投入至模具本体内的模具腔中，通过挡板，将镁基复合材料隔档在一级圆柱形腔的内；然后通过对与压板连接的传动轴施加力；从而带动压板对位于挡板上的镁基复合材料进行挤压形成铸坯；在形成铸坯后，抽取挡板，使得铸坯进入二级圆柱形腔中进行挤压工序；通过三级圆柱形腔对从二级圆柱形腔的坯料再次进行挤压工序；然后通过等径C形转角腔产生剪切应力，从而对进行了逐级挤压工序的铸坯进行剪切；铸坯在等径C形转角腔处进行剪切后从出料口出料。

本实用新型进一步设置为：所述传动轴远离模具本体的端部连接有液压装置；所述液压装置侧壁连接有启动开关。

通过采用上述技术方案，利用液压装置，便于对传动轴施加力，且能够使传动轴进行自动连续运动，从而使得与传动轴连接的压板能够对镁基复合材料进行连续挤压，从而实现能够连续加工坯料的效果。

本实用新型进一步设置为：所述液压装置包括液压缸和与液压缸连接的连接杆；所述连接杆远离液压缸的端部与所述传动轴连接；所述模具本体顶面设有与液压缸连接的开关按钮。

通过采用上述技术方案，利用与连接杆连接的液压缸，便于对与连接杆连接的传动轴施加力，且能够使得传动轴能够连续运动，从而便于挤压铸坯的工序能够连续进行。

本实用新型进一步设置为：所述模具本体内设有位于模具腔两侧的加热线圈；所述模具本体的顶端设有与加热线圈连接的控制开关。

通过采用上述技术方案，在坯料加工过程中，通过加热线圈，便于对模具本体加热，使得坯料保持在半固态的温度，从而便于铸坯的加工工序进行。

本实用新型进一步设置为：所述压板的顶面设有第一振动电机。

通过采用上述技术方案，通过第一振动电机，能够加速铸坯的形变速度，减小压板的下压阻力，从而提高镁基复合材料与模具本体内壁的充分接触，提高加工成形的铸坯表面的平滑度。

本实用新型进一步设置为：所述模具本体底端的侧壁设有第二振动电机，所述第二振动电机的输出轴固定连接有振动块；所述振动块与所述等径C形转角腔的转角处相抵触。

通过采用上述技术方案，通过第二振动电机，能够加速镁基复合材料的剪切形变速度，降低铸坯通过等径C形转角腔的阻力，从而促进铸坯在剪切过程中枝状结晶的破碎。

本实用新型进一步设置为：所述挡板位于模具本体外的端部固定连接有条形把手。

通过采用上述技术方案，通过与挡板连接的条形把手，便于对挡板施加力，从而便于挡板插入一级圆柱形腔或从一级圆柱形腔内抽出的操作。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：镁基复合材料从进料口直接进入一级圆柱型腔，通过压板向下挤压对混合物料施加一定压力，使其挤压成为形状与一级圆柱型腔吻合的铸坯，然后撤出挡板，继续挤压铸坯，铸坯在半固态的温度环境下依次进入逐级圆柱型腔挤压变形，并且最后在等径C形转角腔经过三次剪切形变。一方面在模具内集成了铸坯的加工，铸坯加工结束后直接进入挤压工序，减少了操作时间，提高了加工效率；另一方面，镁基复合材料在逐级经过圆柱型腔和等径C形转角腔后，已经完成了三次挤压和三次等径转角剪切形变，球化率高，速度快；在压板向下推进铸坯的过程中，第一振动电机可以加速铸坯的形变速度，减小下压阻力提高镁基复合材料与模具侧壁的充分接触，提高表面的平滑度；通过第二振动电机，能够加速镁基复合材料的剪切形变速度，降低铸坯通过等径C形转角腔的阻力，从而促进铸坯在剪切过程中枝状结晶的破碎。

附图说明

图1是本实用新型实施例中的结构示意图；

图2是图1中A处的放大图。

图中：1、模具本体；2、模具腔；3、一级圆柱形腔；4、二级圆柱形腔；5、三级圆柱形腔；6、等径C形转角腔；7、加热线圈；8、压板；9、传动轴；10、液压装置；11、连接杆；12、液压缸；13、第一振动电机；14、第二振动电机；15、振动块；16、滑槽；17、挡板；18、条形把手；19、进料口；20、出料口；21、启动开关；22、控制开关。

具体实施方式

以下结合附图1-2对本实用新型作进一步详细说明。

实施例：镁基复合材料的半固态坯料加工装置，如图1-2所示，包括模具本体1、位于模具本体1内的模具腔2和位于模具腔2内的压板8，压板8的顶面固定连接有贯穿模具本体1顶端的传动轴9。模具腔2包括一级圆柱形腔3、与一级圆柱形腔3连接的二级圆柱形腔4、与二级圆柱形腔4连接的三级圆柱形腔5和与三级圆柱形腔5连接的等径C形转角腔6。模具本体1的侧壁设有与一级圆柱形腔3连通的滑槽16。滑槽16内滑动连接有挡板17。模具本体1的侧壁设有与一级圆柱形腔3连通的进料口19。等径C形转角腔6连接有出料口20。

在本实施例中，挡板17的初始状态为插入状态。在制备镁基复合材料的半固态坯料时，将镁基复合材料从进料口19投入至模具本体1内的模具腔2中，通过挡板17，将镁基复合材料隔档在一级圆柱形腔3的内。然后通过对与压板8连接的传动轴9施加力。从而带动压板8对位于挡板17上的镁基复合材料进行挤压形成铸坯。在形成铸坯后，抽取挡板17，使得铸坯进入二级圆柱形腔4中进行挤压工序。通过三级圆柱形腔5对从二级圆柱形腔4的坯料再次进行挤压工序。然后通过等径C形转角腔6产生剪切应力，从而对进行了逐级挤压工序的铸坯进行剪切。铸坯在等径C形转角腔6处进行剪切后从出料口20出料。

传动轴9远离模具本体1的端部连接有液压装置10。液压装置10连接有启动开关21。

在本实施例中，通过液压装置10，对传动轴9施加力，且使得传动轴9能够进行自动连续运动，从而使得与传动轴9连接的压板8能够对镁基复合材料进行连续挤压，从而实现能够连续加工坯料的效果。

液压装置10包括液压缸12和与液压缸12连接的连接杆11。连接杆11远离液压缸12的端部与传动轴9固定连接。液压缸12与启动开关21连接。

在本实施例中，利用与连接杆11连接的液压缸12，便于对与连接杆11连接的传动轴9施加力，且能够使得传动轴9能够连续运动，从而便于挤压铸坯的工序能够连续进行。

模具本体1内设有位于模具腔2两侧的加热线圈7。模具本体1的顶端设有与加热线圈7连接的控制开关22。

在本实施例中，在坯料加工过程中，通过加热线圈7，便于对模具本体1加热，使得坯料保持在半固态的温度，从而便于铸坯的加工工序进行。

压板8的顶面固定连接有第一振动电机13。

在本实施例中，通过第一振动电机13，带动压板8在下压过程中抖动，从而加速铸坯的形变速度，减小压板8的下压阻力，从而提高镁基复合材料与模具本体1内壁的充分接触，提高加工成形的铸坯表面的平滑度。

模具本体1底端的侧壁固定连接有第二振动电机14，第二振动电机14的输出轴固定连接有振动块15。振动块15与等径C形转角腔6的转角处相抵触。

在本实施例中，通过第二振动电机14，带动与第二振动电机14输出端固定连接的振动块15进行振动，使得振动块15抵触的等径C形转角腔6的转角处进行振动，从而能够加速镁基复合材料的剪切形变速度，降低铸坯通过等径C形转角腔6的阻力，从而促进铸坯在剪切过程中枝状结晶的破碎。

挡板17位于模具本体1外的端部固定连接有条形把手18。

在本实施例中，通过与挡板17连接的条形把手18，便于对挡板17施加力，从而便于挡板17插入一级圆柱形腔3或从一级圆柱形腔3内抽出的操作。

工作原理：在制备镁基复合材料的半固态坯料时，首先将镁基复合材料投入进料口19，镁基复合材料直接进入模具腔2中的一级圆柱型腔，然后对传动轴9施力；挡板17的初始状态为插入状态，通过挡板17将一级圆柱型腔的下部封闭，从而使得铸坯在压板8与挡板17之间受压变形；当铸坯被挤压成为形状与一级圆柱型腔吻合后，拔出挡板17，继续下压压板8；将铸坯压入到二级圆柱型腔后，插入挡板17，继续填料，重复上述动作，使得铸坯在二级圆柱形腔4、三级圆柱形腔5内进行逐级挤压工序；然后通过等径C形转角腔6对进行过逐级挤压工序的铸坯进行剪切成形；在经过等径C形转角腔6进行剪切成形后的坯料从出料口20出料。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。