[發明專利]多運動形式壓扭組合加載擠壓設備

有效

• 申請號: 202011054361.6
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112453086B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 張治民;李國俊;王強;于建民;薛勇;陳喆
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B21C23/00
• 分類號: B21C23/00;B21C23/21;B21C25/02;B21C31/00
• 代理公司: 北京煦潤律師事務所 11522
• 代理人: 張宗濤;梁永芳

本公開提供一種多運動形式壓扭組合加載擠壓設備，包括主體框架，所述主體框架上設置有上模驅動裝置以及下模驅動裝置，其中所述上模驅動裝置能夠可拆卸地連接上模組件，所述上模驅動裝置能夠驅動所述上模組件產生靠近或者遠離所述下模驅動裝置的直線運動以及驅動所述上模組件產生徑向的開合運動，所述下模驅動裝置能夠可拆卸地連接下模組件，且能夠驅動所述下模組件繞其軸線產生旋轉運動。根據本公開的一種多運動形式壓扭組合加載擠壓設備，實現了對坯料的多運動形式壓扭組合加載擠壓，進而能實現高筋/長懸臂梁殼體的一次整體成形，獲得劇塑性變形效果，使成形件材料組織改善顯著、流線分布完整、弱化各向異性，大幅度提高成形件的整體性能。

技術領域

本公開涉及模具成型技術領域，具體涉及一種多運動形式壓扭組合加載擠壓設備。

背景技術

輕質復雜構件的結構特點主要有整體結構、尺寸大、筋高、形狀復雜，截面尺寸變化劇烈，這給塑性成形帶來三大難題：(1)內高筋或長懸臂梁無法成形(充填飽滿)復雜形狀無法脫模；(2)大尺寸壁薄結構成形力大(2000MPa)，工模具無法承受；(3)性能差異大，存在薄弱環節(傳統內筋是焊接在筒壁上的，本發明是一體的，性能差距大)。

從輕質復雜構件所采用的鎂合金材料來看，其力學性能低，尤其是塑性指標差，難以滿足結構件的需求，通過合金化提高性能，已達到一定極限，只能通過塑性成形來解決，但是鎂合金塑性成形具有以下三個難點：(1)材料塑性差，對溫度和速度敏感、易開裂、成形難；(2)不均勻變形、各向異性明顯，強度差30％以上，塑性差1倍；(3)成形參數對成形性和強韌化影響相悖，形狀與性能難以協調控制。

傳統塑性變形技術并不能成形出符合尺寸與力學性能要求的這類復雜整體構件，例如：

(1)鎂合金塑性差，強力旋壓易出現開裂，滾珠與旋輪作用在坯料上的局部壓應力有限，管坯太厚時金屬鍛不透，形變強化效果不佳，成形筋高度有限(小于8mm)。

(2)傳統擠壓成形技術脫模困難，且受限于其加載條件，內高筋部位流線不完整、變形不均，力學性能難以達到使用要求；更為重要的是金屬流動無法有序控制，成形尺寸與性能難以一體化調控。

(3)多向模鍛能成形殼體外壁帶懸臂梁的構件，但對于內腔帶筋或凸臺的殼體構件，無法整體成形；分瓣模具擠壓成形與多向鍛造技術受限于其加載條件(加載速度、加載力及加載順序)，殼體凸耳及帶筋部位流線不完整(紊亂、渦流及穿流)、晶粒粗大、變形不均、機械性能難以達到使用要求。

(4)若采用簡單形狀鍛坯+機加工的方法，構件懸臂梁及帶筋部位金屬變形程度有限，且幾何應力集中處流線被切斷，力學性能達不到使用要求，相較鋁合金構件，流線分布對鎂合金構件的性能影響更大。

(5)對于筒形件擠壓，采用傳統反擠壓方法，只能制造出直壁筒體；對于筒壁有內環筋的形狀，無法直接擠壓成形，而是采用擠壓增厚筒壁方法擠壓出厚壁筒，后續采用機加方法切削掉多余材料成為高筋，材料浪費較大，工序較多。

基于現有技術中的前述不足，申請人發現多運動形式壓扭組合加載擠壓方法通過改變應力狀態(形成壓剪空間應力)與應變狀態(微區連續累積變形+切應變)，控制金屬有序流動，顯著提高低塑性金屬的塑性變形能力，實現漸開式組合模具的旋轉擠壓運動，通過劇烈的塑性變形，獲得超細晶組織和高致密結構，并能改善成形構件組織的均勻性。而為了完善前述的多運動形式壓扭組合加載擠壓，有必要提出一種易于實現前述方法的多運動形式壓扭組合加載擠壓設備。

發明內容

因此，本公開要解決的技術問題在于提供一種多運動形式壓扭組合加載擠壓設備，能夠利用其對坯料實現多運動形式壓扭組合加載擠壓，進而能實現高筋/長懸臂梁殼體的一次整體成形，獲得劇塑性變形效果，使成形件材料組織改善顯著、流線分布完整、弱化各向異性，大幅度提高成形件的整體性能。