本发明涉及金属塑性加工的挤压模具，尤其是一种挤压工艺与耐磨技术相结合的复合超耐磨叶片挤压模具。
背景技术：
螺旋叶片是摊铺机、螺旋输送机等设备中的重要部件，主要用于输送粘度较大的可压缩性物料，在完成输送作业的过程中兼具对物料的搅拌和混合功能。由于与沥青、岩石及混合料直接接触，在相互碰撞和挤压的过程中，承受磨料的磨损与冲击，使用工况十分恶劣。多数情况下，叶片的磨损从外边缘逐渐向内部扩展，呈现出不均匀分布特性。
近年来，螺旋叶片的耐磨问题成为人们日益关注和研究的重点。目前，螺旋叶片主要通过铸造的方法一体成型。在其生产及研究开发过程中，人们往往只注重叶片外缘的耐磨性能，而忽视了其内部安装部件的使用工况要求。采用调整叶片化学成分含量、改进叶片铸造工艺、优化叶片热处理工艺等方法可在一定程度上提升叶片外缘耐磨性能，但这些工序复杂繁琐且稳定性不高，改善效果十分有限。同时，一体成型生产出来的螺旋叶片，其内部与外缘具有相同的铸造组织，经热处理后虽然材料硬度大大提高，但在增加耐磨性的同时，存在脆性破裂的风险。此外，工作过程中，叶片内部安装圆环及瓦轴口处常会滞留较大的石料颗粒，硬而脆的安装圆环及瓦轴口容易受到挤压产生裂纹，极易发生早期断裂失效。实际生产中，无论是螺旋叶片外缘的过早磨损还是内部安装圆环及瓦轴口的过早断裂，都需要对设备进行停机并重新更换，这将极大降低设备的工作效率，大幅增加工作人员的劳动强度，既费时又费力。
螺旋叶片属于多向异型的复杂断面类零件，然而，目前尚未见到采用精密挤压工艺来进行叶片成形及性能提升的相关报道。如何将精密成形技术用于该类零件的大规模生产加工，同时实现金属材料挤压工艺与耐磨技术相结合的零部件制备，是材料性能设计和优化的一个重要研究方向。因此，确有必要对传统挤压模具结构进行改进，并将其与材料表面强化技术进行复合，以扩大精密挤压成形的应用范围和适用对象，将其直接用于多向异型断面零件的工业生产。
技术实现要素：
为了实现金属材料挤压工艺与耐磨技术相结合，从而解决螺旋叶片及其内部安装部件的耐磨问题，本发明提供了一种复合超耐磨叶片挤压模具；该复合超耐磨叶片挤压模具具有高效、易控的优点，实现了“一次放料，连续挤压，多种工艺，近净成形”的目的，从而有效提高了叶片生产效率、改善了叶片零件的综合性能，达到了一次挤压，复合成形的效果，使得传统精密挤压工艺的适用范围和细晶强化的能力得到有效扩展。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种复合超耐磨叶片挤压模具包括：下模板，挤压凹模，多功能顶出缸，堆焊喷枪，合金喷射口，加热环，叶片成形通道，挤压减径模口，复合芯轴，模具入口，控制接口，控制线，磁力环，复合冲头，上模板；该复合超耐磨叶片挤压模具有一个整体式的方块体挤压凹模；所述的挤压凹模内部有一个变形通道，变形通道内部居中设置有复合芯轴；挤压凹模变形通道与复合芯轴共同构成整副模具的变形通道；变形通道内部依次顺序设有模具入口、挤压减径模口、叶片成形通道和合金喷射口；在挤压凹模上方匹配设有复合冲头，复合冲头的顶部与上模板相连接，挤压凹模通过底板螺栓固定在下模板上，下模板通过螺栓固定在压力机工作台上。
所述的模具入口截面为光滑圆形，坯料通过挤压减径模口后，通道截面变为前后带瓦轴口的圆环。
所述的模具入口、挤压减径模口与叶片成形通道具有相同的型腔体积，型腔体积均为一次放置坯料尺寸的体积。
所述的复合芯轴由上、下两部分组成，上部位于模具入口、挤压减径模口和叶片成形通道内，其外圈材质为超硬模具钢，下部位于叶片成形通道内，其外圈材质为不锈钢；复合芯轴内部设置有加热环，加热环贯穿于模具入口、挤压减径模口和叶片成形通道；加热环顶端通过控制接口与复合冲头内部设置的控制线连接，控制线接通电源后，加热环通过接触式传导的热传递方式，可以根据材料特性及工艺温度要求从内部为主要变形区域进行有效、快速的加热及保温；复合芯轴顶部为超硬模具钢材质，与置于复合冲头内部顶端的磁力环配合使用，可在工作时为复合芯轴提供向上拉力，保证复合芯轴顺利复位，模具底部设置有多功能顶出缸；复合芯轴尾部设置有合金喷射口5，通过往里喷射高温合金粉末，可以成形叶片外缘；复合芯轴下方空间位置设置有多个堆焊喷枪，通过堆焊喷枪可以在成形的叶片外缘工作表面堆焊超耐磨堆焊层，对叶片外缘局部进行超耐磨强化处理。
所述的合金喷射口处对称设置有一对螺旋方向一致的叶片外缘螺旋形空隙，内部通道为直径大于前后拼接瓦轴口直径的圆形光滑通道。
所述的复合冲头通过上模板与压力机上滑块连接，并且复合冲头的长度大于模具入口的长度，这样更方便压力机挤压变形坯料。
首次使用时，将两个半圆形坯料内环面、外环面与顶部端面涂刷水基石墨，用于挤压润滑，然后成对放入模具入口中，复合冲头下行至模具入口处，复合冲头内部控制线与控制接口通过磁力作用自动连接，可以根据实际需要设置所需加热环的加热温度，同时根据需要设定磁力环的吸引力，待加热温度达到要求时，向下挤压，将坯料压入挤压减径模口，复合冲头向下挤压到位后抬起；取出下一对半圆形坯料，在其内环面、外环面、顶部与底部端面均涂刷水基石墨，用于挤压润滑，随后放入模具入口中，如此继续挤压，待坯料完全通过叶片成形通道后，在合金喷射口模具表面涂覆适量的脱模剂，同时根据需要配制不同成分比例的合金粉末，从合金喷射口喷射高温合金粉末，与内部半成品坯料结合，成形叶片外缘。取出第四对半圆形坯料，在其内环面、外环面、顶部与底部端面均涂刷水基石墨，用于挤压润滑，随后放入模具入口中，此时需根据需要设置并调整堆焊喷枪的数量与位置，同时设置多功能顶出缸的压力、旋转速度与直线速度。启动堆焊机堆焊喷枪与多功能顶出缸，在压力机主缸下行的同时，带背压匀速直线下降并按叶片外缘螺旋方向匀速旋转多功能顶出缸，堆焊喷枪开始在下降并螺旋转动的叶片外缘指定位置进行超耐磨堆焊层的堆焊作业。主缸挤压到位后，同时停止多功能顶出缸3与堆焊喷枪的作业，启动磁力环，主缸带动复合芯轴上行至初始挤压位置，继续下行多功能顶出缸即可取出一对两件复合超耐磨叶片零件，复位多功能顶出缸。如此往复，可以完成复合超耐磨叶片零件的批量生产。
本发明的有益效果是，该一种复合超耐磨叶片挤压模具具有高效、易控的优点，实现了“一次放料，连续挤压，多种工艺，近净成形”的目的，从而有效提高了叶片生产效率、改善了叶片零件的综合性能，达到了一次挤压，复合成形的效果，使得传统精密挤压工艺的适用范围和细晶强化的能力得到有效扩展。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是复合超耐磨叶片挤压模具剖面结构图
图中1.下模板，2.挤压凹模，3.多功能顶出缸，4.堆焊喷枪，5.合金喷射口，6.加热环，7.叶片成形通道，8.挤压减径模口，9.复合芯轴，10.模具入口，11.控制接口，12.控制线，13.磁力环，14.复合冲头，15.上模板
具体实施方式
该复合超耐磨叶片挤压模具包括：下模板1，挤压凹模2，多功能顶出缸3，堆焊喷枪4，合金喷射口5，加热环6，叶片成形通道7，挤压减径模口8，复合芯轴9，模具入口10，控制接口11，控制线12，磁力环13，复合冲头14，上模板15；该复合超耐磨叶片挤压模具有一个整体式的方块体挤压凹模2，所述的挤压凹模内部有一个变形通道，变形通道内部居中设置有复合芯轴9；挤压凹模2变形通道与复合芯轴9共同构成整副模具的变形通道；变形通道内部依次顺序设有模具入口10、挤压减径模口8、叶片成形通道7和合金喷射口5，在挤压凹模2上方匹配设有复合冲头14，复合冲头14的顶部与上模板15相连接，挤压凹模2通过底板螺栓固定在下模板1上，下模板1通过螺栓固定在压力机工作台上。
所述的模具入口10截面为光滑圆形，坯料通过挤压减径模口8后，通道截面变为前后带瓦轴口的圆环
所述的模具入口10、挤压减径模口8与叶片成形通道7具有相同的型腔体积，型腔体积均为一次放置坯料尺寸的体积。
所述的复合芯轴9由上、下两部分组成，上部位于模具入口10、挤压减径模口8和叶片成形通道7内，其外圈材质为超硬模具钢，下部位于叶片成形通道7后，其外圈材质为不锈钢；复合芯轴9内部设置有加热环6，加热环6贯穿于模具入口10、挤压减径模口8和叶片成形通道7，加热环6顶端通过控制接口11与复合冲头14内部设置的控制线12连接，控制线12接通电源后，加热环6通过接触式传导的热传递方式，可以根据材料特性及工艺温度要求从内部为主要变形区域进行有效、快速的加热及保温。复合芯轴9顶部为超硬模具钢材质，与置于复合冲头14内部顶端的磁力环13配合使用，可在工作时为复合芯轴9提供向上拉力，保证复合芯轴9顺利复位，模具底部设置有多功能顶出缸3；复合芯轴9尾部设置有合金喷射口5，通过往里喷射高温合金粉末，可以成形叶片外缘；复合芯轴9下方空间位置设置有多个堆焊喷枪4，通过堆焊喷枪4可以在成形的叶片外缘工作表面堆焊超耐磨堆焊层，对叶片外缘局部进行超耐磨强化处理。
所述的合金喷射口5处对称设置有一对螺旋方向一致的叶片外缘螺旋形空隙，内部通道为直径大于前后拼接瓦轴口直径的圆形光滑通道。
所述的复合冲头14通过上模板15与压力机上滑块连接，并且复合冲头14的长度大于模具入口10的长度，这样更方便压力机挤压变形坯料。
首次使用时，将两个半圆形坯料内环面、外环面与顶部端面涂刷水基石墨，用于挤压润滑，然后成对放入模具入口10中，复合冲头14下行至模具入口10处，复合冲头14内部控制线12与控制接口11通过磁力作用自动连接，可以根据实际需要设置所需加热环6的加热温度，同时根据需要设定磁力环13的吸引力，待加热温度达到要求时，向下挤压，将坯料压入挤压减径模口8，复合冲头14向下挤压到位后抬起；取出下一对半圆形坯料，在其内环面、外环面、顶部与底部端面均涂刷水基石墨，用于挤压润滑，随后放入模具入口10中，如此继续挤压，待坯料完全通过叶片成形通道7后，在合金喷射口5模具表面涂覆适量的脱模剂，同时根据需要配制不同成分比例的合金粉末，从合金喷射口5喷射高温合金粉末，与内部半成品坯料结合，成形叶片外缘。取出第四对半圆形坯料，在其内环面、外环面、顶部与底部端面均涂刷水基石墨，用于挤压润滑，随后放入模具入口10中，此时需根据需要设置并调整堆焊喷枪4的数量与位置，同时设置多功能顶出缸3的压力、旋转速度与直线速度。启动堆焊机堆焊喷枪4与多功能顶出缸3，在压力机主缸下行的同时，带背压匀速直线下降并按叶片外缘螺旋方向匀速旋转多功能顶出缸3，堆焊喷枪4开始在下降并螺旋转动的叶片外缘指定位置进行超耐磨堆焊层的堆焊作业。主缸挤压到位后，同时停止多功能顶出缸3与堆焊喷枪4的作业，启动磁力环13，主缸带动复合芯轴9上行至初始挤压位置，继续下行多功能顶出缸3即可取出一对两件复合超耐磨叶片零件，复位多功能顶出缸。如此往复，可以完成复合超耐磨叶片零件的批量生产。