一种挤压模具及其挤压方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明属于塑性加工领域，具体涉及一种挤压模具及其挤压方法与应用。
【背景技术】
[0002]镁、铝合金作为轻金属结构材料，可代替塑料及钢制零件。其具有密度小，热传导性能好、阻尼减振降噪性佳、机械加工性能优良、零件尺寸稳定等一系列优点，具有广泛的应用前景。镁、铝合金常采用挤压工艺做型材的塑性加工，相应模具常用平面分流模，其结构由上模的分流孔、分流桥、模芯、工作带以及下模的焊合室、模孔等部分组成。这种挤压方式的晶粒变形单一，在挤压方向上二维剪切积累变形量较小，因此，型材基面织构明显，而且组织不均匀，型材不同位置的晶粒尺寸大小不一致，如条带状细长晶粒和粗大晶粒，最终型材性能未能充分提升，不能满足更高的使用要求。目前，常采用细化铸态坯料的方法提升型材晶粒度，但是从挤压工艺、模具的角度改善金属的流动，增加坯料剪切变形的手段较少。
[0003]等通道挤压(EqualChannel Angle Pressing，ECAP)、高压扭(High PressureTors1n, HPT)等剧烈塑性变形技术可以增加坯料塑性变形，尤其是剪切变形量，有效细化、均匀化晶粒尺寸。但目前这些技术手段仅限于实验室规模的研究，还未能直接应用与镁合金、铝合金的实际挤压中，其原因在于，等通道挤压的成形工件与工业上挤压成形工件尺寸相比较小，且这些技术仅限于挤压实心棒材，对于带有中空结构的复杂截面大型型材，等通道挤压难以实现。
【发明内容】
[0004]本发明目的是为了解决现有技术中存在的技术问题，提供一种挤压装置及其挤压方法与应用。本发明的挤压装置可以使分流孔内的挤压坯料经历剧烈剪切塑性变形，细化、均匀化型材晶粒尺寸，从而有效提升型材的使用性能。
[0005]为了达到上述目的，本发明提供的技术方案如下:
[0006]—种挤压装置，包括上模和安装在上模下方的下模，所述上模中设置至少两个分流孔，每个分流孔分为上段和下段，上段和下段之间呈设定夹角；上模的下端设置模芯，上模的下表面、下模的内表面和模芯围成焊合室，焊合室的下端设置出料口，所述模芯伸入所述出料口，构成挤压成型通道。
[0007]优选的，每个分流孔的上段和下段之间的夹角为100-180°。
[0008]优选的，每个分流孔的上段和下段之间采用过渡圆角过渡，过渡圆角的直径为2_4mm0
[0009]优选的，所述上模分为上模上部分和上模下部分，每个分流孔的上段位于上模上部分中，分流孔的下段位于上模下部分中。上模进行分体，坯料在流经分流孔时可依据材料与工艺对上、下两部分分流孔的夹角进行设计，调整，可方便上模的更换、组合。
[0010]优选的，所述出料口成阶梯状，其直径由上到下依次增大。
[0011]直径呈阶梯状，在方便出料的同时防止模具划伤挤出的型材，且阶梯形结构可以保证下模的强度，不会挤压时模具崩坏、破裂。
[0012]优选的，镁合金的挤压模具的每个分流孔的上段和下段之间的夹角为110-140°，铝合金的挤压模具的每个分流孔的上段和下段之间的夹角为130-180°。
[0013]所述的挤压装置在提升型材晶粒度中的应用。
[0014]上述挤压装置的挤压方法，包括如下步骤:
[0015]1)对待挤压的坯料进行预热，使坯料达到300-400°C ；
[0016]2)向挤压筒内装填坯料和挤压垫；
[0017]3)运行挤压机，将坯料挤入上模的分流孔中，挤压杆运行速率为0.2-2mm/s ;
[0018]4)将坯料在焊合室内进行焊合，焊合的温度为320_430°C ;
[0019]5)坯料焊合以后，由下模挤出，成型。
[0020]优选的，步骤3)中，挤压力为6300-10000kN。
[0021]本发明的有益效果是:
[0022]坯料在分流孔中进行挤压变形，产生剧烈的塑性剪切变形，能够使焊合室内坯料的组织均匀、细致，进而使得最终型材具有良好的组织与性能；能够减少挤压过程中的织构；能够使得焊缝的质量得到提高；能够使得挤压力下降，降低能耗。
【附图说明】
[0023]图1为本发明上模两部分分流孔成一定夹角的纵剖面结构图；
[0024]图2为本发明上模两部分分流孔成一定夹角的结构图。
[0025]图3为本发明经过挤压后的型材的断面扫描图。
[0026]图4为本发明经过挤压后的AZ31b型材的断面金相图。
[0027]图5为本发明经过挤压后的AA6082型材的断面金相图。
[0028]其中:1、上模上部分，2、上模下部分，3、下模，4、上段，5、下段，6、焊合室，7、模芯。
【具体实施方式】
[0029]结合附图对本发明的技术原理与特征进行清楚、完整地描述，所描述的实例仅是为了说明本发明，并不是全部的实施例，并非用于限定本发明的范围。
[0030]如图1所示，一种挤压模具，包括有上模上部分1、上模下部分2与下模3，所述上模上部分1的底部与上模下部分2的顶部卡接，所述上模上部分1与上模下部分2分别有上段4与下段5，上段4与下段5之间存在一定角度，在100°?180°，以此，坯料在流进上段4至下段5时会经历大量的塑性剪切变形，所述上段4与下段5之间的过渡为圆弧过渡，所述上模下部分2底部向下模3伸出凸起结构，为模芯7，所述上模下部分2与下模3之间所成形的空腔为焊合室6，上模下部分2与下模3之间为卡接，所述下模3的下端设有出料口，出料口成阶梯状，其直径向下模3底部依次增大，出料口与模芯7之间存在间隙，即为挤压型材的通道。
[0031 ] 本发明适用于的模具包括平面分流模、假分流模、蝶形模等。
[0032]本发明所述的分流孔的上段4与下段5之间的角度依据挤压材料与挤压工艺进行调整，镁合金350°C以上挤压时，角度可在140°?110°，分流孔4、5之间的过渡圆角半径为2?4mm，铝合金进行挤压时角度可以调大，具体要依据实际工况进行调整。
[0033]实施例1
[0034]对镁合金AZ31b进行挤压，挤压的方法，包括如下步骤:
[0035]1.对挤压的坯料进行预热，预热的温度为400°C ;向挤压筒内装填坯料和挤压垫；
[0036]2.运行挤压机，通过挤压杆将坯料挤入上模的分流孔中，分流孔的上段4与下段5之间的夹角为120°，挤压的速度为0.4mm/s，挤压力为8000kN，坯料在分流孔中经历塑性剪切变形，晶粒得到细化并均匀；
[0037]3.坯料在焊合室内焊合，焊合的温度为430°C ;
[0038]4.最终坯料经由下模挤出，形成型材，得到的型材的宽为55_，壁厚为1.1_，如图3和图4所示，可以看到组织均匀，型材尺寸规整，焊合良好，抗拉强度330MPa，断后延伸率 23%o
[0039]实施例2
[0040]对铝合金AA6082进行挤压，挤压的方法，包括如下步骤:
[0041]1.对挤压的坯料进行预热，预热的温度为380°C ;向挤压筒内装填坯料和挤压垫；
[0042]2.运行挤压机，通过挤压杆将坯料挤入上模的分流孔中，分流孔的上段4与下段5之间的夹角为135°，挤压的速度为0.4mm/s，挤压力为7000kN，坯料在分流孔中经历塑性剪切变形，晶粒得到细化并均匀；
[0043]3.坯料在焊合室内焊合，焊合的温度为410°C ;
[0044]4.最终还料经由下模挤出，形成型材，得到的型材的直径为55mm，壁厚为1.1mm。如图5所示，可以看到组织细致均匀，型材尺寸规整，焊合良好，性能:抗拉强度330MPa，断后延伸率27%。
[0045]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种挤压装置，其特征在于:包括上模和安装在上模下方的下模，所述上模中设置至少两个分流孔，每个分流孔分为上段和下段，上段和下段之间呈设定夹角；上模的下端设置模芯，上模的下表面、下模的内表面和模芯围成焊合室，焊合室的下端设置出料口，所述模芯伸入所述出料口，构成挤压成型通道。2.根据权利要求1所述的挤压装置，其特征在于:每个分流孔的上段和下段之间的夹角为 100-180。。3.根据权利要求1所述的挤压装置，其特征在于:每个分流孔的上段和下段之间采用过渡圆角过渡，过渡圆角的直径为2-4_。4.根据权利要求1所述的挤压装置，其特征在于:所述上模分为上模上部分和上模下部分，每个分流孔的上段位于上模上部分中，分流孔的下段位于上模下部分中。5.根据权利要求1所述的挤压装置，其特征在于:所述出料口成阶梯状，其直径由上到下依次增大。6.根据权利要求1所述的挤压装置，其特征在于:镁合金的挤压模具的每个分流孔的上段和下段之间的夹角为110-140°，铝合金的挤压模具的每个分流孔的上段和下段之间的夹角为130-180°。7.权利要求1-6任一所述的挤压装置在提升型材晶粒度中的应用。8.权利要求1-6任一所述挤压装置的挤压方法，包括如下步骤: 1)对待挤压的坯料进行预热，使坯料达到300-400°C ； 2)向挤压筒内装填坯料和挤压垫； 3)运行挤压机，将坯料挤入上模的分流孔中，挤压的运行速率为0.2-2mm/s ; 4)将坯料在焊合室内进行焊合，焊合的温度为320-430°C; 5)坯料焊合以后，由下模挤出，成型。
【专利摘要】本发明公开了一种挤压装置及其挤压方法与应用，包括上模和安装在上模下方的下模，所述上模中设置至少两个分流孔，每个分流孔分为上段和下段，上段和下段之间呈设定夹角；上模的下端设置模芯，上模的下表面、下模的内表面和模芯围成焊合室，焊合室的下端设置出料口，所述模芯伸入所述出料口，构成挤压成型通道。坯料在分流孔中进行挤压变形，产生剧烈的塑性剪切变形，能够使焊合室内坯料的组织均匀、细致，进而使得最终型材具有良好的组织与性能；能够减少挤压过程中的织构；能够使得焊缝的质量得到提高；能够使得挤压力下降，降低能耗。
【IPC分类】B21C25/02, B21C31/00, B21C23/21
【公开号】CN105363820
【申请号】CN201510980845
【发明人】林涛, 刘运腾, 周吉学, 王金伟, 庄海华
【申请人】山东省科学院新材料研究所
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年12月23日