[發(fā)明專利]細化晶粒的變截面型腔二次扭轉擠壓裝置及方法

有效

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• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN111889528B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設計）人: 趙仕林;章海明;崔振山;王涵
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B21C23/00
• 分類號: B21C23/00;B21C23/21;B21C25/02
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種細化晶粒的變截面型腔二次扭轉擠壓裝置及方法，包括：凸模部分、傳動機構、動力機構和凹模部分，其中：凸模部分與凹模部分相配合，動力機構與傳動機構相連；凸模部分包括上模板和上模，凹模部分包括上圓筒、上板和主模具，上模板設置于上模上，上模與上圓筒相配合且工作狀態(tài)在液壓機滑塊作用下進入上圓筒和主模具，上圓筒設置于上板上，主模具設置于上板下并與上圓筒相連，上模在工作時進入上圓筒內。本發(fā)明通過改變轉動模具的內腔截面形狀，使得在擠壓的同時，轉動變截面型腔模具，材料既有擠壓變形又有模具轉動帶來的剪切變形，實現(xiàn)劇烈塑性變形，成形力小，變形效率高，能達到良好的晶粒細化效果。

技術領域

本發(fā)明涉及的是一種制備超細晶材料棒材塑性加工領域的技術，具體是一種細化晶粒的變截面型腔二次扭轉擠壓裝置及方法。

背景技術

具有超細晶粒的材料不僅具有較好的物理和力學性能，當晶粒尺寸小于10μm時，在一定的溫度和應變速率的條件下甚至能夠達到超塑性。材料超塑性流動變形抗力小，流動性和填充性極好，能夠獲得很大的變形。材料具有超塑性的一個重要條件是具有超細晶，采用大塑性變形技術可獲得一系列性能優(yōu)越的超細晶材料。

扭轉擠壓同樣是一種大塑性變形工藝，但是這種工藝制得的材料晶粒雖然得到細化，但由于剪切變形集中在邊部位置，邊部和心部晶粒的尺寸存在差異，對材料的性能的提升有不利影響。此外，材料的剪切變形主要通過模具與材料之間的摩擦實現(xiàn)，當模具轉速較快時，會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，無法體現(xiàn)扭轉的效果。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提出一種細化晶粒的變截面型腔二次扭轉擠壓裝置及方法，通過改變轉動模具的內腔截面形狀和利用傳動機構，使得在擠壓的同時，轉動變截面型腔模具，材料既有擠壓變形又有模具轉動帶來的剪切變形，實現(xiàn)劇烈塑性變形，成形力小，變形效率高，能達到良好的晶粒細化效果。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明包括：凸模部分、傳動機構、動力機構和凹模部分，其中：凸模部分與凹模部分相配合，動力機構與傳動機構相連；凸模部分包括上模板和上模，凹模部分包括上圓筒、上板和主模具，上模板設置于上模上，上模與上圓筒相配合且工作狀態(tài)在液壓機滑塊作用下進入上圓筒和主模具，上圓筒設置于上板上，主模具設置于上板下并與上圓筒相連。

所述的主模具內腔為變截面結構。

所述的裝置底部進一步設有：下圓筒、支撐板和底板，其中：支撐板設置于上板和底板之間，下圓筒設置于底板上并與傳動機構相連。

所述的傳動機構包括：圓錐齒輪組、傳動軸、深溝球軸承和推力滾子軸承，其中：圓錐齒輪組分別與主模具和傳動軸相連，傳動軸與動力機構相連，深溝球軸承與傳動軸相連，推力滾子軸承與主模具相連。

所述的圓錐齒輪組包括：第一圓錐齒輪和第二圓錐齒輪，其中：第一圓錐齒輪與主模具相連，第二圓錐齒輪與第一圓錐齒輪嚙合并與傳動軸相連。

本發(fā)明涉及一種基于上述裝置的工藝方法，通過液壓機滑塊驅動上模進入上圓筒并接觸到其中的坯料后，施加壓力于坯料之上；同時主模具在動力機構和傳動機構的作用下轉動，坯料在上模作用下進入轉動的主模具中承受擠壓變形的同時，在轉動的主模具非軸對稱截面型腔作用下產(chǎn)生周向剪切變形，從而實現(xiàn)扭轉擠壓。

本發(fā)明具體包括以下步驟：

步驟1、將加熱圈放在上板上，上圓筒和主模具的一部分被套在其中，啟動加熱，對模具部分進行預熱，將圓形棒材放入加熱爐中進行加熱，達到指定溫度范圍后進行保溫。

步驟2、將圓形棒材從加熱爐中取出，放入上圓筒內；啟動電動機和液壓機，在指定的電機轉速和壓機下壓速度下使材料產(chǎn)生劇烈塑性變形。