[發明專利]多路轉角擠壓裝置的凸模和凹模型腔配合結構

有效

• 申請號: 201010134616.X
• 申請日: 2010-03-30
• 公開（公告）號: CN101804424A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 雷力明;黃旭;李臻熙;張旺峰;吳鳳秋;曹春曉
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空材料研究院
• 主分類號: B21C25/02
• 分類號: B21C25/02;B21C23/02
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 梁瑞林

技術領域

本發明屬于材料擠壓加工技術領域，涉及對等通道轉角擠壓裝置的 改進。

背景技術

超細晶材料因具有不同于傳統材料的優良力學性能和獨特的物理性 能而受到廣泛關注。劇烈塑性變形是制備超細晶材料的一種重要工藝， 具體又分為高壓扭轉法、多向鍛造法、反復軋壓法和等通道轉角擠壓 (Equal?Channel?Angular?Extrusion?or?Pressing，簡稱ECAE或ECAP) 法等，其中ECAE被認為是一種很有工程應用前景的超細晶制備工藝。圖 1為ECAE工藝基本原理示意圖，ECAE模具由兩個截面相等并以一定角度 相交的通道構成，兩通道的夾角為Φ，在凸模2壓力的作用下，試樣1 在位于由兩個凹模半模3組成的凹模擠壓通道的拐角處產生近似剪切變 形。由于試樣擠壓后的截面形狀未發生改變，所以可反復多道次擠壓達 到不斷細化晶粒的目的。目前，國內外已經發展了許多不同的ECAE擠壓 模具，但這些模具存在以下主要缺點：現有模具的凸模通常被設計成簡 單的沖頭，如專利US7191630、US5850755、CN2584308、CN101259493、 CN1792487、CN1712155、CN1704485、CN1357420、CN200988058、CN2455398 等均是如此。圖2為現有ECAE模具簡單沖頭式凸模的結構示意圖。從材 料力學角度分析，這種簡單沖頭式結構設計最突出的缺點是缺乏足夠的 剛度。當被擠壓材料的強度較高、試樣高徑比較大(≥2.5)或模具內角Φ 較小(＜90°)時，在擠壓過程中沖頭因受到很大反向作用力而容易發生 彎曲或斷裂失穩，極大限制了ECAE模具內角選擇的靈活性及可加工材料 的范圍和尺寸，降低了凸模的使用壽命。其次，構成現有模具擠壓通道 的模壁通常是固定的，擠壓時試樣與模壁之間的摩擦力較大，不僅降低 了擠壓試樣的表面質量，也增加了凸模的承受載荷。而且，沖頭突然斷 裂時還可能崩出金屬碎削傷及附近的操作人員，存在著一定安全隱患。 另外，現有模具通常只能提供單路擠壓通道，即一次只能擠壓一根試樣， 試樣的截面尺寸和單道次的擠壓應變量是確定的，如專利US5850755、 CN1704485、CN1712155、CN1357420、KR20020093403等都是如此，加工 效率較低。如果要調整內角Φ的大小和擠壓通道的截面尺寸，需要重新 設計和加工一套模具，這就大大增加了加工和使用成本。目前，還沒有 一種ECAE模具可以同時滿足不同內角Φ和截面尺寸的擠壓。

發明內容

本發明的目的是：提出一種能提高凸模的剛度、減少試樣與模壁之 間摩擦力的等通道轉角擠壓裝置的凸模和凹模型腔配合結構，以提高凸 模的使用壽命，消除安全隱患。本發明的目的之二是：提出一種可同時 擠壓多根試樣的多路等通道轉角擠壓裝置的凸模和凹模型腔配合結構， 以提高模具的加工效率。本發明的目的之三是：提出一種可同時滿足不 同內角Φ和截面尺寸擠壓的多路等通道轉角擠壓裝置的凸模和凹模型腔 配合結構，以降低加工和使用成本。

本發明的技術方案是：多路轉角擠壓裝置的凸模和凹模型腔配合結 構，包括凸模和凹模，凸模包括壓板和擠壓桿，擠壓桿的上端與壓板的 下表面連接為整體，一路凹模型腔由位于兩個分模面上的半模型腔組成， 當兩個分模面貼合后，兩個半模型腔對合形成一路完整的凹模型腔，一 路凹模型腔包括一個由垂直的擠壓入口通道和與其連通的擠壓出口通道 組成的擠壓通道，擠壓入口通道和擠壓出口通道的夾角為擠壓通道的內 角Φ，擠壓入口通道和擠壓出口通道的截面為相等的矩形，擠壓入口通 道的上端口位于凹模的上表面，擠壓出口通道的外端口位于凹模的側面； 其特征在于，