一種制備塊體超細(xì)晶金屬材料的往復(fù)擠壓裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制備塊體超細(xì)晶金屬材料的往復(fù)擠壓裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]細(xì)化晶粒尺寸可大幅度提高金屬材料的強(qiáng)度和塑性，拓展金屬材料的應(yīng)用領(lǐng)域，減輕金屬材料構(gòu)件重量。受交通運(yùn)輸、航空航天和國防軍工等國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)需求的推動(dòng)，對高比強(qiáng)度、高比剛度等高性能結(jié)構(gòu)材料的需求日益增加，發(fā)展超細(xì)晶材料是開發(fā)與制備高比強(qiáng)度等高性能結(jié)構(gòu)材料的重要方法。傳統(tǒng)壓力加工技術(shù)可以在材料的成型的同時(shí)細(xì)化組織、消除鑄造缺陷，獲得比鑄態(tài)產(chǎn)品更優(yōu)異的力學(xué)性能，然而傳統(tǒng)工業(yè)采用的擠壓、鍛造、乳制等壓力加工技術(shù)由于每次加工的應(yīng)變量沒有達(dá)到一定的臨界值，所以很難獲得超細(xì)晶組織。近年來，對大塑性變形技術(shù)的研宄表明，采用強(qiáng)烈的塑性變形就可以獲得亞微米、納米級晶粒，在保持良好的塑韌性下，顯著提高材料的強(qiáng)度。
[0003]經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，實(shí)用新型專利“制備超細(xì)晶材料的C形等通道往復(fù)擠壓模具”(申請?zhí)?00420114966.X)和實(shí)用新型專利“制備超細(xì)晶材料的S形等通道轉(zhuǎn)角往復(fù)擠壓模具”(申請?zhí)?00420114965.5)分別公布了一種往復(fù)擠壓裝置，一定程度上實(shí)現(xiàn)了等通道轉(zhuǎn)角往復(fù)擠壓制備超細(xì)晶金屬材料。但是，上述模具的缺點(diǎn)是凹模沒有開設(shè)頸縮區(qū)，單道次變形程度和組織細(xì)化能力受到限制，變形效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種制備塊體超細(xì)晶金屬材料的往復(fù)擠壓裝置，使其具有較強(qiáng)的組織細(xì)化能力，更高的變形效率。
[0005]本實(shí)用新型的任務(wù)是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)用新型包括:上沖頭、凹模、下沖頭和底座，其特征在于:凹模為整體式結(jié)構(gòu)，凹模開設(shè)有擠壓型腔，擠壓型腔由上模腔、等通道轉(zhuǎn)角模腔和下模腔組成，其中等通道轉(zhuǎn)角模腔連接上模腔和下模腔，在與上、下模腔交接處為與上、下模腔內(nèi)底面垂直的過渡腔，兩過渡腔的中心線在一條直線上，過渡腔之間為有一定角度的轉(zhuǎn)角模腔，過渡腔與轉(zhuǎn)角模腔的橫截面積相等，比上、下模腔的截面積?。簧蠜_頭置于上模腔中，下沖頭置于下模腔中；凹模放置在底座上，底座中心有圓形凹槽，下沖頭置于底座的圓形凹槽中。
[0006]所述底座，其上表面設(shè)有定位凸臺，用于固定凹模。
[0007]所述上模腔、下模腔和等通道轉(zhuǎn)角模腔橫截面積可為方形也可為圓形。
[0008]本實(shí)用新型的技術(shù)核心在于由等通道轉(zhuǎn)角模腔構(gòu)成的頸縮區(qū)。工作原理是，首先將待加工坯料和凹模加熱到預(yù)定溫度，將坯料放入上模腔，在上沖頭的作用下，坯料沿上模腔進(jìn)入等通道轉(zhuǎn)角模腔，發(fā)生較大的剪切變形，繼續(xù)擠壓，坯料豎直進(jìn)入下模腔，當(dāng)遇到下沖頭的阻擋后，坯料發(fā)生墩粗，直至上沖頭把坯料全部擠壓入等通道轉(zhuǎn)角模腔，材料正好把下模腔充滿，第一道次擠壓結(jié)束，然后將凹模上下翻轉(zhuǎn)，下沖頭變?yōu)樯蠜_頭，下模腔變?yōu)樯夏Ｇ唬貜?fù)上一道工序，反復(fù)進(jìn)行直至獲得所需的應(yīng)變量后，將上沖頭或下沖頭移去，將材料頂出凹模，獲得超細(xì)晶材料。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0010]本實(shí)用新型通過把頸縮區(qū)設(shè)計(jì)成等通道轉(zhuǎn)角形狀，使材料發(fā)生較大的剪切變形，從而顯著細(xì)化材料組織；本實(shí)用新型可以制備純金屬、合金、鋼、金屬基復(fù)合材料等超細(xì)晶材料，具有單道次變形程度大，組織細(xì)化能力強(qiáng)，變形效率高的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型縱向半剖結(jié)構(gòu)示意圖(立體)。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明:本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0013]如圖1所示，一種制備塊體超細(xì)晶金屬材料的往復(fù)擠壓裝置，本實(shí)施例包括:上沖頭1、凹模2、下沖頭3和底座4，其特征在于:凹模2為整體式結(jié)構(gòu)，凹模2開設(shè)有擠壓型腔，擠壓型腔由上模腔5、等通道轉(zhuǎn)角模腔6和下模腔7組成，其中，等通道轉(zhuǎn)角模腔連接上模腔5和下模腔7 ;上沖頭I置于上模腔5中，下沖頭3置于下模腔7中；凹模2放置在底座4上，底座4中心有圓形凹槽，下沖頭3置于底座4的圓形凹槽中。
[0014]所述底座4，其上表面設(shè)有定位凸臺8，用于固定凹模2。
[0015]本實(shí)用新型工作原理是，首先將待加工坯料和凹模2加熱到預(yù)定溫度，將坯料放入上模腔5，在上沖頭I的作用下，坯料沿上模腔5進(jìn)入等通道轉(zhuǎn)角模腔6，發(fā)生較大的剪切變形，繼續(xù)擠壓，坯料豎直進(jìn)入下模腔7，當(dāng)遇到下沖頭3的阻擋后，坯料發(fā)生墩粗，直至上沖頭I把坯料全部擠壓入等通道轉(zhuǎn)角模腔6，材料正好把下模腔7充滿，第一道次擠壓結(jié)束，然后將凹模2上下翻轉(zhuǎn)，下沖頭3變?yōu)樯蠜_頭1，下模腔7變?yōu)樯夏Ｇ?，重復(fù)上一道工序，反復(fù)進(jìn)行直至獲得所需的應(yīng)變量后，將上沖頭I或下沖頭3移去，將材料頂出凹模2，獲得超細(xì)晶材料。
[0016]本實(shí)用新型能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離實(shí)用新型的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的變化和改型都應(yīng)為權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備塊體超細(xì)晶金屬材料的往復(fù)擠壓裝置，包括:上沖頭(1)、凹模(2)、下沖頭(3)和底座(4)，其特征在于:凹模(2)為整體式結(jié)構(gòu)，凹模(2)開設(shè)有擠壓型腔，擠壓型腔由上模腔(5 )、等通道轉(zhuǎn)角模腔(6 )和下模腔(7 )組成，其中等通道轉(zhuǎn)角模腔(6 )連接上模腔(5)和下模腔(7)，在與上模腔(5)和下模腔(7)交接處為與上模腔(5)和下模腔(7)內(nèi)底面垂直的過渡腔，兩過渡腔的中心線在一條直線上，過渡腔之間為有一定角度的轉(zhuǎn)角模腔，過渡腔與轉(zhuǎn)角模腔的橫截面積相等，比上模腔(5)和下模腔(7)的截面積?。簧蠜_頭(I)置于上模腔(5)中，下沖頭(3)置于下模腔(7)中；凹模(2)放在底座(4)上，底座(4)中心有圓形凹槽，下沖頭(3)置于底座(4)的圓形凹槽中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備塊體超細(xì)晶金屬材料的往復(fù)擠壓裝置，其特征是，所述的上模腔(5)、下模腔(7)和等通道轉(zhuǎn)角模腔(6)橫截面積可為方形也可為圓形。
【專利摘要】一種制備塊體超細(xì)晶金屬材料的往復(fù)擠壓裝置，包括：上沖頭、凹模、下沖頭和底座。其特征在于：凹模為整體式結(jié)構(gòu)，凹模開設(shè)有擠壓型腔，擠壓型腔由上模腔、等通道轉(zhuǎn)角模腔和下模腔組成，其中等通道轉(zhuǎn)角模腔連接上模腔和下模腔，在與上、下模腔交接處為與上、下模腔內(nèi)底面垂直的過渡腔，兩過渡腔的中心線在一條直線上，過渡腔之間為有一定角度的轉(zhuǎn)角模腔，過渡腔與轉(zhuǎn)角模腔的橫截面積相等，比上、下模腔的截面積??；上沖頭置于上模腔中，下沖頭置于下模腔中；凹模放置在底座上，底座中心有圓形凹槽，下沖頭置于底座的圓形凹槽中。本實(shí)用新型通過把頸縮區(qū)設(shè)計(jì)成等通道轉(zhuǎn)角形狀，使材料形成較大的剪切變形，從而顯著細(xì)化材料組織。
【IPC分類】B21C23-21, B21C25-02
【公開號】CN204583887
【申請?zhí)枴緾N201520314438
【發(fā)明人】任偉杰, 林金保, 王心怡
【申請人】太原科技大學(xué), 林金保
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月15日