一种制备块体超细晶金属材料的往复挤压装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于材料加工技术领域，具体涉及一种制备块体超细晶金属材料的往复挤压装置。
【背景技术】
[0002]细化晶粒尺寸可大幅度提高金属材料的强度和塑性，拓展金属材料的应用领域，减轻金属材料构件重量。受交通运输、航空航天和国防军工等国民经济支柱产业需求的推动，对高比强度、高比刚度等高性能结构材料的需求日益增加，发展超细晶材料是开发与制备高比强度等高性能结构材料的重要方法。传统压力加工技术可以在材料的成型的同时细化组织、消除铸造缺陷，获得比铸态产品更优异的力学性能，然而传统工业采用的挤压、锻造、乳制等压力加工技术由于每次加工的应变量没有达到一定的临界值，所以很难获得超细晶组织。近年来，对大塑性变形技术的研宄表明，采用强烈的塑性变形就可以获得亚微米、纳米级晶粒，在保持良好的塑韧性下，显著提高材料的强度。
[0003]经过对现有技术的文献检索发现，实用新型专利“制备超细晶材料的C形等通道往复挤压模具”(申请号200420114966.X)和实用新型专利“制备超细晶材料的S形等通道转角往复挤压模具”(申请号200420114965.5)分别公布了一种往复挤压装置，一定程度上实现了等通道转角往复挤压制备超细晶金属材料。但是，上述模具的缺点是凹模没有开设颈缩区，单道次变形程度和组织细化能力受到限制，变形效率较低。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种制备块体超细晶金属材料的往复挤压装置，使其具有较强的组织细化能力，更高的变形效率。
[0005]本实用新型的任务是通过以下技术方案来实现的，本实用新型包括:上冲头、凹模、下冲头和底座，其特征在于:凹模为整体式结构，凹模开设有挤压型腔，挤压型腔由上模腔、等通道转角模腔和下模腔组成，其中等通道转角模腔连接上模腔和下模腔，在与上、下模腔交接处为与上、下模腔内底面垂直的过渡腔，两过渡腔的中心线在一条直线上，过渡腔之间为有一定角度的转角模腔，过渡腔与转角模腔的横截面积相等，比上、下模腔的截面积小；上冲头置于上模腔中，下冲头置于下模腔中；凹模放置在底座上，底座中心有圆形凹槽，下冲头置于底座的圆形凹槽中。
[0006]所述底座，其上表面设有定位凸台，用于固定凹模。
[0007]所述上模腔、下模腔和等通道转角模腔横截面积可为方形也可为圆形。
[0008]本实用新型的技术核心在于由等通道转角模腔构成的颈缩区。工作原理是，首先将待加工坯料和凹模加热到预定温度，将坯料放入上模腔，在上冲头的作用下，坯料沿上模腔进入等通道转角模腔，发生较大的剪切变形，继续挤压，坯料竖直进入下模腔，当遇到下冲头的阻挡后，坯料发生墩粗，直至上冲头把坯料全部挤压入等通道转角模腔，材料正好把下模腔充满，第一道次挤压结束，然后将凹模上下翻转，下冲头变为上冲头，下模腔变为上模腔，重复上一道工序，反复进行直至获得所需的应变量后，将上冲头或下冲头移去，将材料顶出凹模，获得超细晶材料。
[0009]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0010]本实用新型通过把颈缩区设计成等通道转角形状，使材料发生较大的剪切变形，从而显著细化材料组织；本实用新型可以制备纯金属、合金、钢、金属基复合材料等超细晶材料，具有单道次变形程度大，组织细化能力强，变形效率高的优点。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型纵向半剖结构示意图(立体)。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明:本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
[0013]如图1所示，一种制备块体超细晶金属材料的往复挤压装置，本实施例包括:上冲头1、凹模2、下冲头3和底座4，其特征在于:凹模2为整体式结构，凹模2开设有挤压型腔，挤压型腔由上模腔5、等通道转角模腔6和下模腔7组成，其中，等通道转角模腔连接上模腔5和下模腔7 ;上冲头I置于上模腔5中，下冲头3置于下模腔7中；凹模2放置在底座4上，底座4中心有圆形凹槽，下冲头3置于底座4的圆形凹槽中。
[0014]所述底座4，其上表面设有定位凸台8，用于固定凹模2。
[0015]本实用新型工作原理是，首先将待加工坯料和凹模2加热到预定温度，将坯料放入上模腔5，在上冲头I的作用下，坯料沿上模腔5进入等通道转角模腔6，发生较大的剪切变形，继续挤压，坯料竖直进入下模腔7，当遇到下冲头3的阻挡后，坯料发生墩粗，直至上冲头I把坯料全部挤压入等通道转角模腔6，材料正好把下模腔7充满，第一道次挤压结束，然后将凹模2上下翻转，下冲头3变为上冲头1，下模腔7变为上模腔5，重复上一道工序，反复进行直至获得所需的应变量后，将上冲头I或下冲头3移去，将材料顶出凹模2，获得超细晶材料。
[0016]本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于前述的细节，而应在权利要求所限定的范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的变化和改型都应为权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种制备块体超细晶金属材料的往复挤压装置，包括:上冲头(1)、凹模(2)、下冲头(3)和底座(4)，其特征在于:凹模(2)为整体式结构，凹模(2)开设有挤压型腔，挤压型腔由上模腔(5 )、等通道转角模腔(6 )和下模腔(7 )组成，其中等通道转角模腔(6 )连接上模腔(5)和下模腔(7)，在与上模腔(5)和下模腔(7)交接处为与上模腔(5)和下模腔(7)内底面垂直的过渡腔，两过渡腔的中心线在一条直线上，过渡腔之间为有一定角度的转角模腔，过渡腔与转角模腔的横截面积相等，比上模腔(5)和下模腔(7)的截面积小；上冲头(I)置于上模腔(5)中，下冲头(3)置于下模腔(7)中；凹模(2)放在底座(4)上，底座(4)中心有圆形凹槽，下冲头(3)置于底座(4)的圆形凹槽中。
2.根据权利要求1所述的一种制备块体超细晶金属材料的往复挤压装置，其特征是，所述的上模腔(5)、下模腔(7)和等通道转角模腔(6)横截面积可为方形也可为圆形。
【专利摘要】一种制备块体超细晶金属材料的往复挤压装置，包括：上冲头、凹模、下冲头和底座。其特征在于：凹模为整体式结构，凹模开设有挤压型腔，挤压型腔由上模腔、等通道转角模腔和下模腔组成，其中等通道转角模腔连接上模腔和下模腔，在与上、下模腔交接处为与上、下模腔内底面垂直的过渡腔，两过渡腔的中心线在一条直线上，过渡腔之间为有一定角度的转角模腔，过渡腔与转角模腔的横截面积相等，比上、下模腔的截面积小；上冲头置于上模腔中，下冲头置于下模腔中；凹模放置在底座上，底座中心有圆形凹槽，下冲头置于底座的圆形凹槽中。本实用新型通过把颈缩区设计成等通道转角形状，使材料形成较大的剪切变形，从而显著细化材料组织。
【IPC分类】B21C23-21, B21C25-02
【公开号】CN204583887
【申请号】CN201520314438
【发明人】任伟杰, 林金保, 王心怡
【申请人】太原科技大学, 林金保
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年5月15日