一种连续正挤压和挤扭复合成型装置的制作方法

本实用新型涉及一种大塑性变形复合成型装置及方法，具体涉及一种连续正挤压和挤扭复合成型装置，属于材料塑性成型技术领域。

背景技术：

镁合金因其质轻且储量丰富，在作为结构材料与功能材料等方面存在着巨大的潜力，镁合金具备可降解性和良好的生物相容性，使其在医用植入材料中的应用具有明显优势，镁合金本身的密度和弹性模量与人骨相近，自然降解后避免二次手术取出，有望代替传统骨接合材料。为获得具有优异性能的生物镁合金接骨板材料，在纯镁中加入有益于人体的Zn、Ca和Mn三种合金化元素，制备了Mg-2Zn-1.0Mn-0.5Ca合金，为了提高所制备的生物镁合金的强度和韧性，需要细化晶粒，以改善组织和力学性能。

大塑性变形技术作为一种制备超细晶材料的有效方式而出现。传统的大塑性变形技术有等通道转角挤压、高压扭转、多向锻造、往复挤压、累积叠轧等。但这些工艺的局限性也很明显，如加工出最终材料需要循环若干次工艺过程，并且循环加工造成加工过程不连续，生产效率低下。因此，设计一种高效制备超细晶材料的装置及方法具有非常重要的意义。

技术实现要素：

在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，为了克服上述现有的大塑性变形方法工序众多、工艺要求较高的问题，根据本实用新型的一个方面，提供了一种连续正挤压和挤扭复合成型装置，其集三次正挤压与挤扭方式于一体，能够加工出力学性能良好的镁合金棒材。

本实用新型提出的一种连续正挤压和挤扭复合成型装置，包括冲头、连续正挤压和挤扭复合成型凹模及模套；所述连续正挤压和挤扭复合成型凹模设于模套内，连续正挤压和挤扭复合成型凹模的模腔由上至下依次为垂直通道、三级挤压通道及出料通道，每级挤压通道分别由一个正挤压通道和一个挤扭通道构成，胚料置于垂直通道内，冲头的下端置于垂直通道内，胚料及连续正挤压和挤扭复合成型凹模的模腔的横截面形状都是正方形，三级挤压通道由上至下横截面逐渐变小；所述胚料为镁合金胚料、铝合金胚料或钛合金胚料。胚料经过每级挤压通道后，首先在正挤压通道处横截面积减小，实现晶粒的一次细化，然后经过挤扭通道，织晶进一步破碎，实现晶粒的再次细化。

进一步地：定义三级挤压通道由上至下依次为第一级挤压通道、第二级挤压通道和第三级挤压通道；第一级挤压通道由第一正挤压通道和第一挤扭通道构成；第二级挤压通道由第二正挤压通道和第二挤扭通道构成；第三级挤压通道由第三正挤压通道和第三挤扭通道构成；第一挤扭通道的挤扭曲线半径、第二挤扭通道的挤扭曲线半径、第三挤扭通道的挤扭曲线半径均为30mm；第一挤扭通道、第二挤扭通道和第三挤扭通道竖直方向上的长度均为15mm；第一正挤压通道、第二正挤压通道和第三正挤压通道的挤压比分别为1.33、1.5和2，总的挤压比为4；第一正挤压通道、第二正挤压通道和第三正挤压通道竖直方向上的长度均为5mm。胚料经过每一级挤压通道，先完成正挤压，使胚料的横截面减小，然后完成扭挤，使枝晶破碎。胚料经过三级挤压通道，横截面积逐渐减小，晶粒逐渐细化。

进一步地：所述连续正挤压和挤扭复合成型凹模是由两个半模拼合而成。以便于模具的加工，并且方便余料的取出。

进一步地：所述模套上设置有多个加热棒安装孔和一个热电偶测温孔，每个加热棒安装孔上方都设置有加热棒导线孔。以便于对模具温度进行实时的测量，并且通过控温箱，使模具的温度维持在指定的值。加热棒导线孔的设计，便于加热棒的顺线，避免在压力机下行时，电线与压力机的接触。

进一步地：所述模套的下面设置垫板。

进一步地：所述模套与连续正挤压和挤扭复合成型凹模通过限位钉进行限位。

本实用新型所达到的效果为：

一、本实用新型将正挤压和挤扭两种塑性变形技术集合到同一装置上，相较于传统的分别采用单独的加工装置进行单独方式的加工，其效率可提高50％以上。

二、本实用新型由三级连续的正挤压和扭挤通道构成，一次挤压完成多个工步，减少了循环加工的不连续性。

三、本实用新型所需的设备简单，并且生产工序少，成本低，易于在生产实践中推广。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构图；

图2是图1的俯视图；

图3是连续正挤压和挤扭复合成型凹模的两个半模分体图；

图4是连续正挤压和挤扭复合成形凹模的模腔立体图。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本实用新型的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本实用新型公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

如附图所示本实用新型的实施例提供了一种连续正挤压和挤扭复合成型装置，包括冲头1、连续正挤压和挤扭复合成型凹模7及模套9；所述连续正挤压和挤扭复合成型凹模7设于模套9内，并通过限位钉2进行限位，连续正挤压和挤扭复合成型凹模7的模腔由上至下依次为垂直通道7-7、三级挤压通道及出料通道7-8，每级挤压通道分别由一个正挤压通道和一个挤扭通道构成，胚料3置于垂直通道7-7内，冲头1的下端置于垂直通道7-7内，胚料3及连续正挤压和挤扭复合成型凹模7的模腔的横截面形状都是正方形，三级挤压通道由上至下横截面逐渐变小。定义三级挤压通道由上至下依次为第一级挤压通道、第二级挤压通道和第三级挤压通道；第一级挤压通道由第一正挤压通道7-1和第一挤扭通道7-2构成；第二级挤压通道由第二正挤压通道7-3和第二挤扭通道7-4构成；第三级挤压通道由第三正挤压通道7-5和第三挤扭通道7-6构成；第一挤扭通道7-2的挤扭曲线半径R₁、第二挤扭通道7-4的挤扭曲线半径R₂、第三挤扭通道7-6的挤扭曲线半径R₃均为30mm；第一挤扭通道7-2、第二挤扭通道7-4和第三挤扭通道7-6竖直方向上的长度均为15mm；第一正挤压通道7-1、第二正挤压通道7-3和第三正挤压通道7-5的挤压比分别为1.33、1.5和2,总的挤压比为4；第一正挤压通道7-1、第二正挤压通道7-3和第三正挤压通道7-5竖直方向上的长度均为5mm。所述连续正挤压和挤扭复合成型凹模7是由两个半模拼合而成。所述模套9上设置有六个加热棒安装孔4和一个热电偶测温孔5，每个加热棒安装孔4上方都设置有加热棒导线孔8。所述模套9的下面设置垫板6。

虽然本实用新型所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本实用新型的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本实用新型所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。