用下的等径角挤压装置的顶料杆结构示意图。
图中标记为:1 -上模板、2-垫块、3-挡圈、4-应力圈、5-导套、6-凹模、7-顶料杆、8-导柱、9-下模板、10-液压柱塞、11-凸模、12-超声波放大器、13-超声波换能器、14-电缆、15-挤压件、16-超声波发生器。
【具体实施方式】
以下通过实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
如图1至图5所示，本发明所述的超声波与背压力联合作用下的等径角挤压装置，包括上模板1、垫块2、挡圈3、应力圈4、导套5、凹模6、顶料杆7、导柱8、下模板9、液压柱塞10、凸模11以及超声波振动装置。上模板1和下模板9可作相对运动；垫块2上端固定在上模板1上，上模板1上端的螺纹孔与液压机上的液压柱塞10相连接，挡圈3上端固定在垫块2上，凸模11上端固定在垫块2上以及固定在挡圈3内；导套5的上端与上模板1固定，导套5的下端和导柱8相接，导柱8的下端与下模板9固定；凹模6下端固定在下模板9上，凹模6侧面采用分体应力圈4固定，分体应力圈4相互连接；顶料杆7前段穿过凹模6上的顶料杆7的通孔；超声波振动装置固定于顶料杆7上。
所述的超声波振动装置包括超声波放大器12、超声波换能器13和超声波发生器16 ;顶料杆7与超声波放大器12相连，超声波放大器12与超声波换能器13相连，超声波换能器13通过电缆14连接超声波发生器16 ;超声波换能器13置于超声波放大器12上，超声波放大器12和超声波换能器13置于顶料杆7上。
为了能够方便地取出挤压件，采用两对称分体凹模6，两对称分体凹模6下端固定在下模板9上，而两对称分体凹模6侧面是采用应力圈4固定的，应力圈4有两部分组成并相互连接。
工作原理及过程:
顶料杆提供的背压能显著细化晶粒及避免裂纹的形成，而超声波的热致软化能降低挤压摩擦力。因此，超声波振动装置固定于顶料杆上将能同时提供超声波与背压力输入到挤压件上，使挤压件产生强烈的“体积效应”和“表面效应”，还有背压力的静水压力，较背压等径角挤压多提供了超声波振动作用，又较超声振动凸模与凹模的等径角挤压又多提供了背压力的作用。工作过程为:根据挤压件15的尺寸，确定凸模11的外径；将挤压件15放入凹模6内；启动液压机，模具的上模板1和下模板9在液压机作用下作相对运动并带动垫块2和凸模11运动；启动超声波振动装置，使顶料杆7超声波作用下产生共振，顶料杆7产生高频振动；液压机的液压柱塞下行，推动凸模11下行，推动挤压件15向下通过凹模6，从而制备出高质量的工件；最后打开应力圈4，分开凹模6，取出挤压件15。
【主权项】
1.一种超声波与背压力联合作用下的等径角挤压装置，包括上模板、垫块、挡圈、应力圈、导套、凹模、顶料杆、导柱、下模板、液压柱塞、凸模以及超声波振动装置，其特征在于，具体结构和连接关系为:所述上模板上端的螺纹孔与液压机上的液压柱塞相连接，垫块上端与上模板连接，垫块下端与凸模连接，凸模固定在挡圈内，挡圈上端与垫块固定连接，导套的上端与上模板固定连接，导套的下端和导柱相接，导柱的下端与下模板固定连接，凹模下端固定在下模板上，凹模侧面用分体应力圈固定，顶料杆前段穿过凹模上的顶料杆通孔，超声波振动装置固定于顶料杆上。2.权利要求1所述的超声波与背压力联合作用下的等径角挤压装置的施工方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)根据挤压件的尺寸，确定凸模的外径； 2)将挤压件放入凹模内； 3)启动液压机，模具的上模板和下模板在液压机作用下作相对运动并带动垫块和凸模运动； 4)启动超声波振动装置，使顶料杆在超声波作用下产生共振，顶料杆产生高频振动； 5)液压机的液压柱塞下行，推动凸模下行，推动挤压件向下通过凹模，制备得到工件； 6)打开应力圈，分开凹模，取出挤压件。3.根据权利要求1所述的超声波与背压力联合作用下的等径角挤压装置，其特征在于，所述的超声波振动装置包括超声波放大器、超声波换能器和超声波发生器；超声波放大器通过螺钉或定位销与顶料杆连接，超声波放大器通过螺杆与超声波换能器连接，超声波换能器通过电缆与超声波发生器连接。4.根据权利要求1所述的超声波与背压力联合作用下的等径角挤压装置，其特征在于，所述超声波换能器置于超声波放大器上。5.根据权利要求1所述的超声波与背压力联合作用下的等径角挤压装置，其特征在于，所述凹模为对称两分体，对称两分体凹模下端通过定位销固定在下模板上，对称两分体凹模侧面用应力圈固定。
【专利摘要】一种超声波与背压力联合作用下的等径角挤压装置，该挤压装置由上模板和下模板组成，上模板上端的螺纹孔与液压机上的液压柱塞相连接，垫块上端与上模板连接，垫块下端与凸模连接，凸模固定在挡圈内，挡圈上端与垫块固定连接，导套的上端与上模板固定连接，导套的下端和导柱相接，导柱的下端与下模板固定连接，凹模下端固定在下模板上，凹模侧面用分体应力圈固定，顶料杆前段穿过凹模上的顶料杆通孔，超声波振动装置固定于顶料杆上。本发明通过将高强度超声波输入到顶料杆中，在顶料杆表面产生高频周期振动位移，以及施加背压力后，提高挤压件均匀化和细化晶粒，有效克服等径角挤压模具存在晶粒细化不均匀、挤压件有裂纹的问题。
【IPC分类】B21C23/00, B21C25/02
【公开号】CN105396888
【申请号】CN201510639564
【发明人】郑战光, 杨兴, 冯强, 黄龙贵
【申请人】广西大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年9月30日