[發明專利]一種高性能鋁鎂合金管材擴徑旋轉擠壓成形模具

在審

• 申請號: 202010721964.0
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111889533A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 鄭杰;薛勇;張治民;王強;張星;楊亞琴;徐健;李國俊;孟模
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B21C25/02
• 分類號: B21C25/02;B21C23/08
• 代理公司: 廈門市天富勤知識產權代理事務所(普通合伙) 35244
• 代理人: 唐紹烈

本發明公開一種高性能鋁鎂合金管材擴徑旋轉擠壓成形模具，包括與壓力機連接的上模具組件、“T”形凸模、上凹模、下凹模、墊塊和下模板；下凹模底部固定在下模板上，上凹模和下凹模內設有成形型腔，成形型腔的底部設置墊塊，下模板開設貫穿孔供墊塊連接旋轉機構；成形型腔包括擠入段、變形段以及擠出段型腔，變形段型腔設置在墊塊的上方，變形段型腔連通擠入段型腔和擠出段型腔，擠出段型腔和擠入段型腔分別設置在變形段型腔的上方邊部和中部，凸模上半段供管材的上端面抵接，并與擠入段型腔形成間隙配合。本案管材在變形過程中，經歷了多次剪切變形和扭轉變形，改變了金屬的流動應力狀態，增強了應變量，改善了管材的強烈的基面織構。

技術領域

本發明屬于金屬塑性加工工藝及成形技術領域，具體涉及一種高性能鋁鎂合金管材擴徑旋轉擠壓成形模具。

背景技術

隨著航空航天、汽車工業和國防軍工領域快速發展以及地球石油資源的急劇消耗，對于高強韌輕質的金屬構件的需求越來越大。管材作為金屬構件在制坯階段重要的原材料，其本身具的性能對于后續金屬構件的加工具有重要意義。鋁/鎂合金具有質量輕、比剛度高、耐磨損以及易于加工回收等特點，受到了越來越多研究人員的關注。但是由于鑄態鋁/鎂合金管材力學性能低下，塑性成形可大幅提高鋁/鎂合金管材的力學性能，已成為國內外研究熱點。

傳統的管材塑性成形工藝主要為正擠壓，但是由于正擠壓過程中會沿管材擠壓方向形成強烈的基面織構和帶狀組織，造成管材的力學性能的強烈的各向異性，嚴重影響了鋁/鎂合金管材的綜合力學性能，甚至會導致管材在二次加工中發生開裂等現象。這些原因嚴重限制了鋁/鎂合金管材在工業領域的廣泛使用。

研究表明大塑性變形，尤其是剪切變形能夠顯著細化鋁/鎂合金晶粒，改善正擠壓工藝造成的強烈的基面織構，獲得良好的綜合力學性能；同時，專利號為201910965819.4的在先文獻公開了扭轉變形也能夠有效改善鋁/鎂合金的力學性能的各向異性。但是在實際研究中，將多種變形方式相結合的加工方式并不多見。如何將鐓粗、擠壓、剪切甚至扭轉等多種變形方式結合起來，達到提高鋁/鎂合金管材綜合力學性能以及改善目前高性能棒料制坯過程中存在的工序復雜和成形效率低的問題，這是本領域人員所面對的難點。

發明內容

本發明的主要目的是提出一種高性能鋁鎂合金管材擴徑旋轉擠壓成形模具，實現管材擴徑的同時，提高應變量，改善合金的綜合力學性能。

為達成上述目的，本發明的解決方案為：一種高性能鋁鎂合金管材擴徑旋轉擠壓成形模具，包括與壓力機連接的上模具組件、“T”形凸模、分體凹模和下模具組件，所述“T”形凸模固定在上模具組件上，所述下模具組件包括墊塊和下模板；

所述分體凹模包括上凹模和下凹模，上凹模合并在下凹模的頂部，下凹模的底部固定在下模板上，上凹模和下凹模內設有成形型腔，成形型腔的底部設置所述墊塊，所述下模板開設貫穿孔供墊塊連接旋轉機構；所述“T”形凸模的上半段直徑大于下半段直徑；

所述成形型腔包括擠入段型腔、變形段型腔以及擠出段型腔，所述變形段型腔設置在墊塊的上方，變形段型腔連通所述擠入段型腔和所述擠出段型腔，擠出段型腔設置在變形段型腔的上方邊部，擠入段型腔設置在變形段型腔的上方中部，使得變形段型腔分別在與擠入段型腔、擠出段型腔的連通處構成差速轉角，擠入段型腔供管材和“T”形凸模分別置入，“T”形凸模的下半段與擠入段型腔的腔壁之間留有供管材放置的空間，“T”形凸模的上半段供管材的上端面抵接，并與擠入段型腔的腔壁形成間隙配合，所述墊塊在“T”形凸模的下方同軸開設用于“T”形凸模下半段穿過的讓位通孔。

進一步，所述墊塊的上端面設計為變截面。

進一步，所述“T”形凸模下半段至所述讓位通孔之間的高度距離小于所述“T”形凸模上半段至所述管材上端面的高度距離。

進一步，所述擠出段型腔的頂端突出于所述下凹模，該突出部分形成于所述上凹模內。