[發明專利]多坯料等通道轉角焊合擠壓成形管材的模具

有效

• 申請號: 201210075380.6
• 申請日: 2012-03-21
• 公開（公告）號: CN102601147A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 楊合;石磊;郭良剛;張保軍
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B21C25/02
• 分類號: B21C25/02;B21C27/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術領域

本發明涉及熱加工領域，具體是一種通過多坯料等通道轉角焊合擠壓成形得到細晶鎂合金管材的成形模具。

技術背景

細晶鎂合金、鋁合金等輕質合金管材具有質量輕、比強度和比剛度高等優點。在航空、航天、自行車、便攜式信號塔等領域有很大的吸引力。但是傳統制作該類輕質合金管材的工藝大多采用分流擠壓，分流擠壓需要的擠壓力大，而且常因難以精確控制其的擠壓工藝參數使得管材發生模具開裂等現象。這都與分流過程和焊合過程都消耗很大的擠壓力有關。而且傳統分流擠壓方法擠壓的合金管材往往由于為了降低擠壓力需要將合金加熱到很高的溫度才能擠出，因此導致擠出管材的晶粒粗大、機械性能較差、表面氧化嚴重、管材精度較難達到使用要求。

等徑角擠壓，也叫等通道轉角擠壓，簡稱ECAE或ECAP，該技術是一種獲得超細晶材料的先進技術，高技術通過兩個軸線且截面尺寸相等的通道，將被加工的坯料擠出，通過轉角作用使得金屬材料在擠壓過程中發生很大的剪切應變來實現細化晶粒提高性能的目的，該技術在文獻中常被提起，但沒有文獻或發明將該技術用到實際產品中，一般都是用來對各類棒材坯料進行細化晶粒。如作者Z.J.Zhang和I.H.Son等在文獻《Finite?element?analysis?of?plastic?deformation?of?CP-Ti?by?multi-pass?equal?channel?angular?extrusion?at?medium?hot-working?temperature》中通過有限元模擬和試驗結合的方法描述了該技術產生細化金屬晶粒的機理和工藝等。再如作者M.W.?Fu?a和Y.W.Tham在文獻《The?grain?refinement?of?Al-6061?via?ECAE?processing：Deformation?behavior，microstructure?and?property》中描述了6061鋁合金在通過ECAE變形后的晶粒細化情況和性能提高情況。

在公開號為CN2690068的發明創造中公開了一種等通道轉角擠壓制備超細晶管材的裝置。該發明利用中空擠壓桿對管材實施多道次的等通道轉角擠壓工藝來細化管材晶粒。優點是在整個過程中管材尺寸不變，而各部分均在模具的作用下發生等通道轉角變形。缺點是要求坯料必須是加工好的管材，該發明只能對已有管材進行細化晶粒提高性能，而不是制造管材。

在公開號為CN102189143A的發明創造中公開了一種基于等徑角擠壓的超細晶鎳鈦形狀記憶合金管制備方法。該發明在所要成形的鎳鈦形狀記憶合金管坯的內部塞入金屬芯，然后將鎳鈦形狀記憶合金管坯封閉在金屬套中，在由凸模和凹模組成的ECAE工裝中對金屬套、鎳鈦形狀記憶合金管坯和金屬芯同時進行擠壓、產生剪切塑性變形，實現鎳鈦形狀記憶合金管坯的晶粒細化。該發明的缺點是變形過程有輔助材料(如套筒和芯軸)參與變形，在擠壓后將隨產品一起變形后的套筒剝離，將隨產品一起變形后的芯軸取出，不但增加了產品的后續加工工序，也因輔料參與變形增加能源的消耗。

有鑒于此，本發明提供一種通過改進擠壓筒和模具，實現多坯料等通道轉角細化晶粒后焊合擠壓成形生產高精度高強度細晶薄壁合金管材，不但避免了分流過程的擠壓力耗散，而且利用等通道轉角達到更好的細化晶粒提高性能的效果。

發明內容

為克服現有技術中存在的成形過程中增加了后續加工工序和能耗的不足，本發明提出了一種多坯料等通道轉角焊合擠壓成形管材的模具。

本發明包括擠壓筒內襯、凸模和凹模；凸模一端的端面通過連接銷與擠壓筒內襯的一個端面連接；凸模另一端的端面與凹模的一個端面連接；連接中，擠壓筒內襯中的四條金屬流動通道的出口均與位于凸模配合端端面的四個金屬流動通道的入口對接；位于凸模與凹模配合端端面中心的定徑桿嵌入凹模中心的焊合腔內，并且定徑桿與凹模上的定徑孔內表面之間有間隙；所述間隙的尺寸與所成形管材的壁厚相同。

擠壓筒內襯內均布有4～6個沿擠壓筒內襯軸向方向延伸、并貫通該擠壓筒內襯軸向金屬流動通道；所述各金屬流動通道的中心線均與擠壓筒內襯的中心線平行，并且各坯料孔的中心線與擠壓筒內襯的中心線等距。