[發明專利]用于異種金屬共擠的起伏表面模芯、擠壓模具及擠壓方法

有效

• 申請號: 202011230269.0
• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112453091B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 趙國群;王躍林
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B21C25/02
• 分類號: B21C25/02;B21C23/14
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張曉鵬

本發明公開了一種用于異種金屬共擠的起伏表面模芯、擠壓模具及擠壓方法，起伏表面模芯，其相對的兩個工作面均為起伏表面，起伏表面的一個起伏周期的形狀為波紋形、矩形、梯形或三角形，兩個工作面的起伏表面的峰、谷間隔設置。與傳統平面形模芯相比，這種起伏表面模芯將型材的結合界面由傳統的二維形狀提高到了三維形狀，增大了結合界面的面積；金屬材料在這種模芯的起伏表面處能夠產生更大的三維塑性應變，增大了結合界面氧化物和污染物的破碎程度，提高了新鮮金屬的暴露程度，同時也有助于界面處材料組織的細化。界面處氧化物和污染物破碎程度越大，新鮮金屬的暴露程度越高，越有助于形成良好的結合界面，從而可有效提高界面結合強度。

技術領域

本發明屬于異種金屬共擠模具技術領域，具體涉及一種用于異種金屬共擠的起伏表面模芯、擠壓模具及擠壓方法。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

隨著科學技術的發展，新結構、新材料和新工藝的應用日益廣泛，許多行業領域對材料性能的要求越來越高，單一的金屬材料在某些工況條件下也難以滿足使用要求，同時，為充分發揮不同材料的性能和功能優勢，更有效地實現輕量化，并降低成本，異種金屬共擠等復合成形技術日益受到人們的重視，在實際生產和應用中不斷發揮越來越重要的作用。

多種金屬坯料復合熱擠壓技術是生產異種金屬復合型材的常用方法，該方法將不同種類的金屬坯料加熱后分別放入到擠壓筒的不同坯料腔內，在擠壓機推桿的推動下，坯料沿模芯表面被擠入焊合室，在焊合室內的高溫高壓和塑性變形作用下實現界面結合，結合后的材料最終被擠出模具工作帶(定徑帶)而形成復合型材，異種金屬的結合界面最終留在型材的內部。復合共擠成形的金屬可包括：不同牌號的鋁合金(鋁-鋁合金復合共擠)、不同牌號的鎂合金(鎂-鎂合金復合共擠)、鋁合金與鎂合金(鋁-鎂合金復合共擠)、鋁合金與鋁鋰合金(鋁-鋁鋰合金復合共擠)等。

復合擠壓型材的結合界面是異種金屬材料在焊合室內經固態焊合而形成的，結合界面上常分布有夾雜、空洞等缺陷，這些位置往往成為產生腐蝕及應力腐蝕、疲勞裂紋萌生與擴展的主要位置，因而成為復合型材性能中最為薄弱的部位。結合界面上的缺陷可分為宏觀缺陷和微觀缺陷，宏觀缺陷是指結合界面尚未結合而形成的宏觀孔洞或裂隙，微觀缺陷是指結合界面在宏觀尺度下結合良好，但在微觀尺度下仍存在微孔洞、微裂隙、氧化膜或其它夾雜物等，從而導致結合界面兩側金屬原子未能結合和形成金屬鍵。因此，異種金屬復合擠壓型材的整體力學性能與質量很大程度上取決于界面的結合質量，如何提高界面結合質量和性能成為異種金屬復合擠壓型材產品的關鍵和難點，也是異種材料復合熱擠壓技術領域一直追求的目標。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明提供一種用于異種金屬共擠的起伏表面模芯、擠壓模具及擠壓方法。

為解決以上技術問題，本發明的以下一個或多個實施例提供了如下技術方案：

第一方面，本發明提供一種用于異種金屬共擠的起伏表面模芯，其相對的兩個工作面均為起伏表面，兩個工作面的起伏表面的峰、谷間隔設置。

第二方面，本發明提供一種用于異種金屬共擠的擠壓模具，其模芯為所述起伏表面模芯。

第三方面，本發明提供一種用于異種金屬共擠的擠壓方法，以兩種金屬復合共擠為例，包括如下步驟：

將模具進行預加熱，然后裝入擠壓筒；將兩種金屬坯料進行加熱，并將加熱后的兩種異種金屬坯料分別放入擠壓筒中各自的坯料腔中進行擠壓；

兩種異種金屬坯料在擠壓桿和擠壓墊的推動作用下發生塑性變形，并沿模芯的起伏表面流入焊合室，在焊合室內的高溫、高壓和變形作用下實現界面結合，并在坯料結合界面處形成相應形狀的三維結合界面；

界面結合后的坯料從模孔中擠出，得到帶有三維結合界面的異種金屬復合型材。