[實用新型]一種用于研究分流擠壓焊合過程的模具裝置

有效

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• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN207238784U
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設計）人: 趙國群;喻俊荃
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B21C25/02
• 分類號: B21C25/02;B21C35/02;B21C23/04;B21C51/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權代理有限公司37221
• 代理人: 任歡

技術領域

本實用新型涉及一種用于研究分流擠壓焊合過程的模具裝置，特別涉及用于研究分流擠壓模具型腔內變形金屬的擠壓焊合行為與微觀組織演變過程的擠壓裝置。

背景技術

隨著工業(yè)技術的飛速發(fā)展，能源、資源和環(huán)境等全球性問題日漸突出。輕量化成為節(jié)約資源、減少環(huán)境污染和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。鋁鋰合金、鋁合金、鎂合金型材作為一種典型的輕量化構件，在航空航天、武器裝備、軌道交通運輸以及建筑工程結構等領域的應用愈發(fā)廣泛。分流擠壓作為一種結合塑性成形和固態(tài)焊合的復合工藝，是制備空心鋁鋰合金、鋁合金、鎂合金等輕質合金擠壓型材的關鍵工藝。在分流模擠壓過程中，位于擠壓筒內的金屬首先被分流橋劈開，然后以固態(tài)焊合的方式在焊合室內進行焊合，最后通過擠壓模具工作帶成形為擠壓型材。因此，采用分流模擠壓所制備的擠壓型材中不可避免地存在縱向焊縫。由于分流擠壓所制備的擠壓型材的縱向焊縫所在位置處容易存在焊合缺陷，在擠壓型材服役過程中，縱向焊縫常常成為首先發(fā)生失效的位置。因此，研究擠壓型材縱向焊縫的形成過程(即分流擠壓焊合過程)并有效調控焊縫的焊合質量成為采用分流擠壓工藝制備空心鋁鋰合金、鋁合金、鎂合金等輕質合金擠壓型材的核心問題。

在分流擠壓過程中，由于固態(tài)焊合過程在封閉的擠壓模具型腔內進行，直接觀察和監(jiān)測變形金屬的焊合行為極其困難。利用數(shù)值模擬技術可分析擠壓焊合過程中材料的流動行為以及宏觀物理場量(如溫度、速度、應力、應變以及壓力等) 的演變過程，但目前的數(shù)值模擬技術尚不能模擬真實的固態(tài)焊合行為和微觀組織演變過程。因此，建立一種有效的可直接研究分流擠壓過程的裝置及方法尤為重要。目前，人們主要采用熱壓縮和平板軋制等物理模擬方法間接研究分流擠壓焊合過程中的固態(tài)焊合問題，但由于試樣的表面狀態(tài)以及試樣在固態(tài)焊合過程中所承受的應力-應變狀態(tài)與分流擠壓過程中的材料在發(fā)生固態(tài)焊合時所具有的表面狀態(tài)和應力-應變狀態(tài)存在較大差異，因此采用熱壓縮和平板軋制等物理模擬方法研究擠壓過程中的固態(tài)焊合過程存在明顯的局限性。由于分流擠壓的固態(tài)焊合過程在擠壓模具型腔內進行，研究模具型腔內變形金屬的焊合界面及其微觀組織演變過程成為研究擠壓型材分流擠壓焊合過程并實現(xiàn)焊縫焊合質量有效調控的最直接的方法。目前，人們通過設計一些簡單的模塊化擠壓模具，以研究擠壓型材的擠壓焊合行為，但這些擠壓模具存在明顯缺陷：一是取出擠壓模具型腔內的變形金屬極為困難，絕大多數(shù)情況下需要破壞擠壓模具才能取出模具型腔內的變形金屬，這嚴重限制了對擠壓型材分流擠壓焊合過程的直接研究；二是所制備的擠壓型材尺寸較小，較小尺寸的擠壓型材不便于綜合評估分流擠壓焊合焊縫的力學性能。

實用新型內容

為了克服現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提供了一種用于研究分流擠壓焊合過程的模具裝置，該裝置可以在較低噸位的壓力機上制備較大尺寸的板材試樣，取件方便且不破壞擠壓模具，尤其適用于研究分流擠壓模具型腔內變形金屬的擠壓焊合行為與微觀組織演變過程。

一種用于研究分流擠壓焊合過程的模具裝置的具體方案如下：

一種用于研究分流擠壓焊合過程的模具裝置，包括：

凸模，凸模設于擠壓桿的底部，擠壓桿與壓力機上工作臺固定連接；

凹模，設于凸模的下方，凹模包括內部設有倒錐形孔的模套，模套內從上到下依次同軸線設置擠壓筒、分流模、焊合模和成形模；

模座，與模套緊固連接，且模座空心設置；

加熱部件，加熱部件圍繞模套設置；

支撐座，支撐座設于壓力機下工作臺，支撐座內側設置升降部件，升降部件頂部與成形模接觸，以通過升降部件的升高取出成型件。

上述的擠壓模具，由壓力機帶動支撐座，進而帶動凹模的上下運動，從而實現(xiàn)對坯料的擠壓，可獲得大尺寸的板材試樣，便于研究擠壓型材焊縫的力學性能，而且通過升降部件的設置，方便取樣。

所述模套上表面設置壓環(huán)，壓環(huán)與所述的模座固定連接，模套與凹模外壁緊密配合，用于約束凹模，防止擠壓過程中金屬進入模具的結合面產(chǎn)生飛邊，壓環(huán)與模座通過螺紋緊固件連接，模套與模座通過螺紋緊固件連接，支撐座起支撐作用，支撐座上開設四個觀察窗口；

進一步地，所述壓環(huán)下表面內側設有與擠壓筒配合的缺口環(huán)。

所述擠壓筒上表面內側設有臺階，在臺階外側設有套環(huán)。

在所述擠壓筒的筒體內側設有第一溫度計；