[發明專利]一種渦旋擠壓式大塑性變形裝置

有效

• 申請號: 201410033495.8
• 申請日: 2014-01-22
• 公開（公告）號: CN103785702B
• 公開（公告）日: 2017-03-15
• 發明（設計）人: 吳玉程;李亨;陳文琳
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B21C25/08
• 分類號: B21C25/08
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙)34115
• 代理人: 金凱

技術領域

本發明涉及一種渦旋擠壓式大塑性變形裝置。

背景技術

目前對亞微米、納米結構材料的需求主要存在于航空、軍事、醫療器械、電子等諸多行業領域，高壓扭轉法是生產塊體亞微米、納米晶材料的行之有效的塑性加工方法。該方法是在變形體高度方向施加壓力的同時,通過主動摩擦作用在其橫截面上施加一扭矩，促使變形體產生軸向壓縮和切向剪切變形的特殊塑性變形工藝。研究發現經過高壓下的嚴重扭轉變形后，材料內部形成了大角度晶界的均勻結構，晶粒得到明顯細化，材料的性能也發生了質的變化。但是該方法對裝置要求高，需要對壓力機進行改裝并增加額外扭轉設備，實施技術復雜。

擠壓是使大截面的毛坯在凸模的強大壓力作用下產生塑性流動，迫使金屬從模具型腔中擠出，從而獲得一定形狀和較小截面尺寸的工件。由于金屬在擠壓模具中受三向壓應力作用，擠壓成形的零件力學性能極佳，這種加工方式也特別適用于塑性較差的材料成形。

發明內容

本發明提供了一種可應用于細晶材料制備領域的集扭轉、減徑擠壓技術和自增強技術于一體的渦旋擠壓式大塑性變形裝置。

發明一種渦旋擠壓式大塑性變形裝置，包括裝置主體，所述裝置主體包括外層加強圈以及與外層加強圈過盈配合的內層凹模，所述內層凹模設有扭轉擠壓腔，所述扭轉擠壓腔呈從上端口至下端口縮口的錐形形狀，所述扭轉擠壓腔設有扭擠變形區，所述扭擠變形區包括由若干個帶狀凸起或者由若干個帶狀凹槽構成的變形帶，所述帶狀凸起或者帶狀凹槽的上端部可延伸至扭轉擠壓腔上端口，所述帶狀凸起或者帶狀凹槽的下端部可延伸至扭轉擠壓腔下端口。

所述帶狀凸起或者帶狀凹槽的上端部寬度大于下端部寬度，所述扭轉擠壓腔從上端口至下端口的縮口角度為30～45°。

所述扭擠變形區上部設有放置區，所述連接扭擠變形區下部設有出料區。

所述扭擠變性區還包括位于放置區與變形帶之間的上過渡帶和位于變形帶與出料區之間的下過渡帶。

所述上過渡帶由若干個上過渡段構成，所述下過渡帶由若干個下過渡段構成，所述上過渡段連接帶狀凸起或者帶狀凹槽的上端部，所述下過渡段連接帶狀凸起或者帶狀凹槽的下端部。

所述帶狀凸起的高度或帶狀凹槽的深度為下縮口直徑的1/5～1/4。

所述連接同一帶狀凸起或者帶狀凹槽的上過渡段和下過渡段在水平面上的投影夾角即扭轉角α大于等于60°，使帶狀凸起或者帶狀凹槽在扭轉擠壓腔的內表面形成從上端口向下端口螺旋延伸的曲線帶。

所述上過渡段和下過渡段均為光滑面。

本發明中所述外層加強圈與內層凹模采用自增強技術，通過過盈配合對內層凹模產生徑向壓力以提高內層凹模的工作強度，過盈量的大小根據實際壓力確定，確保外層加強圈與內層凹模處于彈性變形范圍內；所述帶狀凸起的高度或帶狀凹槽的深度為下縮口直徑的1/5～1/4，具體可根據實際需擠壓的物料特性以及所需得到的物料強度而定；由于所述扭轉擠壓腔為上下縮口的形狀，帶狀凸起或者帶狀凹槽的上端部寬度大于下端部寬度，使大塑性變形物料在通過進料擠壓的同時也較好的實現了物料的扭轉，從而使本發明無需額外的裝置對材料進行轉動來實現扭轉，僅通過結構設計即可實現相同效果，并且可以消除扭轉時候材料與模具之間的滑動，設計簡便。

附圖說明

圖1為本發明裝置的立體剖視結構示意圖；

圖2為本發明裝置的主視剖面結構示意圖；

圖3為本發明裝置的俯視結構示意圖。

圖中：1、外層加強圈；2、內層凹模；3、物料放置區；4、上過渡帶；41、上過渡段Ⅰ；5、變形帶；51、帶狀凸起Ⅰ；6、下過渡帶；61、下過渡段Ⅰ；7、緊固螺孔；8、物料出料區。

具體實施方式