本發(fā)明屬于金屬材料擠壓技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種累積轉(zhuǎn)角疊擠模具及其成形材料方法。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，作為劇烈塑性變形(spd)技術(shù)最具代表的等通道角擠壓(ecap)方法越來(lái)越受到關(guān)注，ecap可實(shí)現(xiàn)材料多道次的剪切塑性變形來(lái)細(xì)化組織晶粒，改善材料的綜合力學(xué)性能。公開(kāi)號(hào)分別為cn101259493、cn1709605、cn2757953、cn2757954、cn104874631、cn104874630、cn104307912和cn2768921的發(fā)明專利在原有ecap的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，此外，累積疊軋焊(arb)技術(shù)是spd的另外一種技術(shù)，它具有工藝簡(jiǎn)單、變形量大、設(shè)備載荷大、可實(shí)現(xiàn)連續(xù)性地生產(chǎn)大體積超細(xì)晶材料等優(yōu)點(diǎn)，但是arb存在的變形材料易開(kāi)裂的缺點(diǎn)。

由此，技術(shù)啟示能否將ecap和arb相結(jié)合可實(shí)現(xiàn)兩者揚(yáng)長(zhǎng)避短的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)材料的高效細(xì)化功效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種轉(zhuǎn)角疊擠模具及其成形材料方法，可實(shí)現(xiàn)金屬材料的大塑性擠壓成形，通過(guò)細(xì)化材料晶粒，改善材料的組織性能。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種轉(zhuǎn)角疊擠模具，由上沖頭，凹模和下沖頭組成，轉(zhuǎn)角疊擠模具的凹模的型腔是一型的空腔，由上豎通道，上轉(zhuǎn)通道，下豎通道和下轉(zhuǎn)通道組成；

所述上沖頭和下沖頭均為一橫截面為正方形的柱體，正方形的邊長(zhǎng)為d，柱體的長(zhǎng)度為5l/4；

所述上豎通道的橫截面為正方形，正方形的邊長(zhǎng)為d，上豎通道的長(zhǎng)度為l，上豎通道的下端面一直角邊為倒圓角邊，圓角半徑為r；

所述上轉(zhuǎn)通道的一個(gè)端面為正方形，正方形的邊長(zhǎng)為d，另一個(gè)端面為矩形，矩形的長(zhǎng)邊為d，短邊為d/2，上轉(zhuǎn)通道的長(zhǎng)度為l/2；

所述下豎通道的結(jié)構(gòu)和形狀與上豎通道的結(jié)構(gòu)和形狀相同；

所述下轉(zhuǎn)通道的結(jié)構(gòu)和形狀與上轉(zhuǎn)通道的結(jié)構(gòu)和形狀相同；

所述上豎通道和上轉(zhuǎn)通道組成一型的空腔，下豎通道和下轉(zhuǎn)通道組成一型的空腔；

所述上豎通道與下豎通道關(guān)于水平面對(duì)稱分布，上轉(zhuǎn)通道與下轉(zhuǎn)通道關(guān)于水平面對(duì)稱分布，兩水平面為同一水平面。

一種轉(zhuǎn)角疊擠成形材料方法，采用上述的轉(zhuǎn)角疊擠模具來(lái)實(shí)現(xiàn)的成形材料方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)對(duì)轉(zhuǎn)角疊擠模具的凹模的型腔涂抹擠壓潤(rùn)滑劑，將1代棒材i放入凹模的上豎通道內(nèi)，將1代棒材ii放入凹模的下豎通道內(nèi)，將上沖頭放入凹模的上豎通道內(nèi)，將下沖頭放入凹模的下豎通道內(nèi)；

(2)上沖頭和下沖頭同時(shí)分別以5～10mm/s的擠壓速度擠壓上豎通道的1代棒材i和下豎通道的1代棒材ii；

(3)當(dāng)上沖頭的下端面運(yùn)行到距上豎通道上端面l-r時(shí)，停止上沖頭的擠壓運(yùn)行，當(dāng)下沖頭的上端面運(yùn)行到距下豎通道下端面l-r時(shí)，停止下沖頭的擠壓運(yùn)行，將上沖頭和下沖頭分別從上豎通道和下豎通道提升出；

(4)將1代棒材iii放入凹模的上豎通道內(nèi)，將1代棒材iv放入凹模的下豎通道內(nèi)，將上沖頭放入凹模的上豎通道內(nèi)，將下沖頭放入凹模的下豎通道內(nèi)；

(5)重復(fù)步驟(2)和(3)，1代棒材i和1代棒材ii由于擠壓貼合形成2代棒材i，2代棒材i從上轉(zhuǎn)通道和下轉(zhuǎn)通道擠出，完成2代棒材i的擠壓；

(6)依照上述步驟，可完成2代棒材，3代棒材，4代棒材以及道次更多和代數(shù)更高的棒材的擠壓成形。

上述轉(zhuǎn)角疊擠成形材料方法，所述1代棒材的橫截面為正方形的柱體，正方形的邊長(zhǎng)為d，柱體的長(zhǎng)度為b，d＜b≤0.9l/n，n為棒材的代數(shù)，n取≥2的整數(shù)。

本發(fā)明提出了一種用于轉(zhuǎn)角疊擠模具，1代棒材在模具的三向壓應(yīng)力狀態(tài)下，在轉(zhuǎn)角疊擠模具的上豎通道，上轉(zhuǎn)通道和下豎通道，下轉(zhuǎn)通道之間變形，在轉(zhuǎn)角處實(shí)現(xiàn)剪切變形，并利用兩個(gè)1代棒材的擠壓貼合形成2代棒材，2代棒材還可以重復(fù)擠壓，實(shí)現(xiàn)多道次擠壓，形成代數(shù)更高的棒材，從而完成大塑性的變形。轉(zhuǎn)角疊擠大的成形方式有利于細(xì)化材料組織，改善材料的綜合力學(xué)性能。

附圖說(shuō)明

圖1是轉(zhuǎn)角疊擠模具的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是轉(zhuǎn)角疊擠模具的通道的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是轉(zhuǎn)角疊擠模具的通道的主視圖；

圖4是轉(zhuǎn)角疊擠模具的通道的右視圖；

圖中：1.上沖頭，2.凹模，3.下沖頭，4.上豎通道，5.上轉(zhuǎn)通道，6.下豎通道，7.下轉(zhuǎn)通道

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但不局限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例：正方形橫截面的邊長(zhǎng)為10mm的柱體，柱體的長(zhǎng)度為15mm的1代棒材的轉(zhuǎn)角疊擠模具及其成形材料方法，最終要實(shí)現(xiàn)的棒材代數(shù)n為2。

圖1～3示出了轉(zhuǎn)角疊擠模具的結(jié)構(gòu)示意圖，轉(zhuǎn)角疊擠模具，由上沖頭，凹模和下沖頭組成，轉(zhuǎn)角疊擠模具的凹模的型腔是一型的空腔，由上豎通道，上轉(zhuǎn)通道，下豎通道和下轉(zhuǎn)通道組成；

所述上沖頭和下沖頭均為一橫截面為正方形的柱體，正方形的邊長(zhǎng)為10mm，柱體的長(zhǎng)度為75mm；

所述上豎通道的橫截面為正方形，正方形的邊長(zhǎng)為10mm，上豎通道的長(zhǎng)度為60mm，上豎通道的下端面一直角邊為倒圓角邊，圓角半徑為3mm；

所述上轉(zhuǎn)通道的一個(gè)端面為正方形，正方形的邊長(zhǎng)為10mm，另一個(gè)端面為矩形，矩形的長(zhǎng)邊為10mm，短邊為5mm，上轉(zhuǎn)通道的長(zhǎng)度為30mm；

所述下豎通道的結(jié)構(gòu)和形狀與上豎通道的結(jié)構(gòu)和形狀相同；

所述下轉(zhuǎn)通道的結(jié)構(gòu)和形狀與上轉(zhuǎn)通道的結(jié)構(gòu)和形狀相同；

所述上豎通道和上轉(zhuǎn)通道組成一型的空腔，下豎通道和下轉(zhuǎn)通道組成一型的空腔；

所述上豎通道與下豎通道關(guān)于水平面對(duì)稱分布，上轉(zhuǎn)通道與下轉(zhuǎn)通道關(guān)于水平面對(duì)稱分布，兩水平面為同一水平面。

本發(fā)明采用上述的轉(zhuǎn)角疊擠模具來(lái)實(shí)現(xiàn)的成形材料方法，包括以下步驟：

(1)對(duì)轉(zhuǎn)角疊擠模具的凹模的型腔涂抹擠壓潤(rùn)滑劑，將1代棒材i放入凹模的上豎通道內(nèi)，將1代棒材ii放入凹模的下豎通道內(nèi)，將上沖頭放入凹模的上豎通道內(nèi)，將下沖頭放入凹模的下豎通道內(nèi)；

(2)上沖頭和下沖頭同時(shí)分別以8mm/s的擠壓速度擠壓上豎通道的1代棒材i和下豎通道的1代棒材ii；

(3)當(dāng)上沖頭的下端面運(yùn)行到距上豎通道上端面l-r時(shí)，停止上沖頭的擠壓運(yùn)行，當(dāng)下沖頭的上端面運(yùn)行到距下豎通道下端面l-r時(shí)，停止下沖頭的擠壓運(yùn)行，將上沖頭和下沖頭分別從上豎通道和下豎通道提升出；

(4)將1代棒材iii放入凹模的上豎通道內(nèi)，將1代棒材iv放入凹模的下豎通道內(nèi)，將上沖頭放入凹模的上豎通道內(nèi)，將下沖頭放入凹模的下豎通道內(nèi)；

(5)重復(fù)步驟(2)和(3)，1代棒材i和1代棒材ii由于擠壓貼合形成2代棒材i，2代棒材i從上轉(zhuǎn)通道和下轉(zhuǎn)通道擠出，完成2代棒材i的擠壓。

本發(fā)明的目的在于提出了一種轉(zhuǎn)角疊擠模具及其成形材料方法，可實(shí)現(xiàn)棒材轉(zhuǎn)角疊擠的大塑性擠壓成形，通過(guò)細(xì)化材料晶粒，改善材料性能，滿足材料科學(xué)工程中科研和生產(chǎn)的需求。通過(guò)更改模具的形狀和尺寸，具體實(shí)施方式不變，滿足不同規(guī)格尺寸棒材的成形要求，更多的成形實(shí)施例不便勝舉。