[發(fā)明專利]一種多功能擠壓模具結(jié)構(gòu)及方法

有效

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• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107570546B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙國群;喻俊荃
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: B21C25/02
• 分類號: B21C25/02;B21C23/22
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 任歡

本發(fā)明公開了一種多功能擠壓模具結(jié)構(gòu)及方法，它解決了現(xiàn)有技術(shù)中無法調(diào)控體積分配和界面性能的問題，具有可靈活調(diào)控材料體積分配、固態(tài)焊合條件以及擠壓產(chǎn)品的截面形狀等技術(shù)參數(shù)的有益效果，可用于制造多種復(fù)合棒材、板材和空心型材，其方案如下：模具結(jié)構(gòu)包括多孔盤，多孔盤內(nèi)設(shè)有用于容納盛料器的開孔；盛料器，其內(nèi)設(shè)有空腔，空腔底部中空設(shè)置；擠壓棒，擠壓棒用于擠壓盛料器內(nèi)原料；第一模具，設(shè)于多孔盤的下方；第二模具，高度可調(diào)設(shè)于第一模具的下方，第一模具與第二模具均中空設(shè)置；第三模具，設(shè)于第二模具的下方，且第三模具內(nèi)設(shè)有工作帶；模芯，設(shè)于三個模具的中心，且模芯包括用于成形空心型材的成型模塊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于輕質(zhì)合金型材擠壓成形的多功能擠壓模具，特別是涉及一種多功能擠壓模具結(jié)構(gòu)及方法。

背景技術(shù)

復(fù)合材料構(gòu)件在性能上互相取長補(bǔ)短，可充分發(fā)揮各種材料的優(yōu)勢，成為現(xiàn)代工業(yè)的關(guān)注焦點(diǎn)。目前，攪拌摩擦焊、線性摩擦焊、擴(kuò)散焊以及超聲波焊等固態(tài)焊接技術(shù)成為制造復(fù)合材料構(gòu)件(如鋁鋰合金、鋁合金、鎂合金、銅合金等多種材料所組成的復(fù)合板材、棒材、空心構(gòu)件)的重要方法。在采用固態(tài)焊接技術(shù)制造復(fù)合材料構(gòu)件的過程中，由于待焊合表面污染物或氧化物的存在以及焊縫區(qū)域孔洞、夾渣和軟化區(qū)域的出現(xiàn)，常常導(dǎo)致焊接接頭力學(xué)性能下降。

熱擠壓工藝可將塑性成形和固態(tài)焊接技術(shù)結(jié)合為一體用于制造多種材料復(fù)合板材、棒材以及空心型材。相比于采用固態(tài)焊接技術(shù)，采用熱擠壓工藝可顯著縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期。目前，采用熱擠壓成形工藝制備復(fù)合板材和棒材的常用方法是將擠壓坯料制造為復(fù)合坯料，然后通過擠壓成形為產(chǎn)品。該種方法或是不能消除復(fù)合坯料內(nèi)部界面上的污染物或氧化物，從而不能保證最終擠壓產(chǎn)品的質(zhì)量；或是復(fù)合坯料的制備工藝較為復(fù)雜，工藝參數(shù)調(diào)控困難。采用多坯料擠壓技術(shù)是制造復(fù)合金屬板材、棒材以及空心型材等構(gòu)件的理想方法，但目前采用多坯料擠壓工藝制造復(fù)合材料構(gòu)件仍然面臨三個方面的技術(shù)難題：一是由于不同材料流變應(yīng)力的差異，材料的流變行為更為復(fù)雜且難以調(diào)控，因此復(fù)合材料構(gòu)件的焊縫形狀及分布位置難以保證；二是由于不同材料熔點(diǎn)、熱導(dǎo)率、線脹系數(shù)、延展性、晶體結(jié)構(gòu)以及晶格常數(shù)等的差異，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料構(gòu)件的擠壓焊合較為困難，因此復(fù)合材料構(gòu)件的焊合界面性能難以保證；三是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)焊合界面容易形成金屬間化合物，固態(tài)焊合時間和溫度以及焊合界面兩側(cè)金屬化學(xué)成分的差異均會影響焊合界面上金屬間化合物的種類和結(jié)構(gòu)，因此在復(fù)合材料型材擠壓過程中，調(diào)控復(fù)合材料型材界面結(jié)構(gòu)和性能也極為復(fù)雜。由上述分析可知，在采用多坯料擠壓工藝制備復(fù)合材料構(gòu)件的過程中，多種材料的體積分配以及異種材料的擠壓焊合機(jī)理與界面性能調(diào)控是亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題，是眾多工程技術(shù)人員和研究者共同關(guān)注的焦點(diǎn)。目前，仍然缺乏一種可靈活調(diào)控各材料的體積分配、固態(tài)焊合條件、擠壓產(chǎn)品的截面形狀等技術(shù)參數(shù)，并適用于制造復(fù)合空心型材、棒材和板材以及研究異種材料的擠壓焊合機(jī)理和界面性能的多功能擠壓模具及方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種多功能擠壓模具結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可靈活調(diào)控各材料的體積分配、固態(tài)焊合條件、擠壓產(chǎn)品的截面形狀等技術(shù)參數(shù)，尤其適用于制造復(fù)合空心型材、棒材和板材以及研究同種或異種材料的擠壓焊合機(jī)理和界面性能。

一種多功能擠壓模具結(jié)構(gòu)的具體方案如下：

一種多功能擠壓模具結(jié)構(gòu)，包括：

盛料器，其內(nèi)設(shè)有空腔，空腔底部中空設(shè)置，通過調(diào)整空腔的體積大小可調(diào)控各材料的體積分配；

多孔盤，多孔盤內(nèi)設(shè)有用于容納盛料器的開孔；

擠壓棒，擠壓棒用于擠壓盛料器內(nèi)原料；

第一模具，設(shè)于多孔盤的下方；

第二模具，高度可調(diào)設(shè)于第一模具的下方，第一模具與第二模具均中空設(shè)置；

第三模具，設(shè)于第二模具的下方，且第三模具內(nèi)設(shè)有工作帶；

模芯，設(shè)于三個模具的中心，且模芯包括用于成形空心型材的成型模塊。