CN202411135U

CN202411135U - 准等径转角挤压模具

Info

Publication number: CN202411135U
Application number: CN2011205646962U
Authority: CN
Inventors: 杨钢; 杨沐鑫; 刘正东; 林肇杰; 程世长; 李密; 王立民; 包汉生
Original assignee: Central Iron and Steel Research Institute
Current assignee: Central Iron and Steel Research Institute
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2021-12-29

Abstract

本实用新型公开了一种准等径转角挤压模具，该模具包括第一模具、第二模具和挤压杆，第一模具和第二模具通过凹凸方式互相结合以形成互相连通的挤入腔道和挤出腔道，挤出腔道的直径比挤入腔道的直径小3％至5％。根据本实用新型的准等径转角挤压模具制备超细晶材料时，可实现道次间坯料零加工，而且模具结构简单、装卸方便，可有效避免挤出材料的收缩和翘曲。

Description

准等径转角挤压模具

技术领域

本实用新型属于超细晶材料制备领域，具体地讲，涉及一种挤出腔道直径略小于挤入腔道直径的准等径转角挤压模具。

背景技术

近年来，等径转角挤压法制备性能优异的超细晶材料已成为材料研究前沿领域的热点。等径转角挤压模具由两个截面相同且以一定角度相贯的圆柱形腔道构成，两个腔道的内交角为Φ，外接弧角为Ψ。在坯料挤压过程中，与腔道紧密配合的坯料在压力的作用下向下运动，当其经过两腔道交截面时会发生近似理想的剪切变形，然后进入下一腔道并被挤出。挤出的坯料因在通过两个腔道交接处时经历塑性剪切而变形，因此变形之后坯料内部引入塑性应变。反复挤压产生大应变累积(通常高达4-8)，使坯料内位错密度显著提高，并由此使坯料获得明显的形变强化效果。在随后高温加热过程中挤压状态的坯料发生完全再结晶，内部为结构均匀的超细等轴晶组织，继而实现坯料的晶粒细化。

传统的等径转角挤压模为左右闭合模，模具包括沿型腔中心线纵向剖开的左右两半模，并且左、右半模通常由螺栓或模套紧固。在传统等径转角挤压模的实际应用中发现以下缺点：

(1)挤压时，为使坯料顺利***腔道，通常坯料与腔道间隙配合，间隙量一般为腔道直径的3-5％，即初始坯料直径一般为挤入腔道的95-97％；另一方面，坯料在挤出模口处往往产生所谓“出模膨胀”效应，即坯料的挤出尺寸实际上会略大于相应的模孔尺寸。通常，坯料将产生3％左右的径向臌胀。事实上，为获得结构均匀的超细晶材料，常常需要对坯料进行多道次反复挤压，道次间坯料的径向切削加工再所难免，这造成较大程度的坯料损耗，并最终导致反复挤压后坯料尺寸过短。

(2)在单道次挤压过程中，坯料在下压过程中先镦粗再挤出，镦粗坯料产生的径向膨胀施加给铅直腔道内壁以较大压应力；坯料在经过型腔转角处时发生严重塑性变形，型腔转角处应力剧烈集中。这些因素容易导致传统模具左、右半模之间的间隙胀大甚至型腔畸变，进而造成飞边、跐料甚至模具***等问题。

(3)在多道次挤压过程中，道次间坯料装卸在所难免。传统模具因装卸工序复杂而致使劳动强度大，或因紧固件受力变形而致使脱模困难、甚至坯料破坏。这些因素都易造成不同程度的挤压效率低下。

(4)另外，传统模具的挤出腔道相对较短，而坯料挤出时上下两端面出孔速率不同，这就导致挤出坯料在挤出模孔外的部分发生翘曲。翘曲的坯料必须进行校直或切削才能进行后续操作，这也造成了挤压效率下降和坯料的浪费。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种能够提高坯料的利用率的准等径转角挤压模具。

本实用新型的另一个目的在于提供一种能够保证多道次反复挤压后坯料尺寸不变的准等径转角挤压模具，即，提供一种能够有效解决反复挤压后坯料尺寸短小的问题的准等径转角挤压模具。

本实用新型的另一个目的在于提供一种无需紧固装置的准等径转角挤压模具。

本实用新型的另一目的还在于提供一种能有效解决挤压坯料翘曲的问题的准等径转角挤压模具。

为了实现上述目的，提供了一种准等径转角挤压模具，所述准等径转角挤压模具包括第一模具、第二模具和挤压杆，第一模具和第二模具互相结合以形成互相连通的挤入腔道和挤出腔道，其特征在于，挤出腔道的直径比挤入腔道的直径小3％至5％。

第一模具是上模具，第二模具是下模具，并且第一模具和第二模具可通过凹凸方式互相结合。

挤入腔道可形成在第一模具中，并可沿着竖直方向延伸。

挤入腔道可相对于第一模具的中心线偏心。

第一模具可具有沿着第一模具的下表面从挤入腔道的下端延伸到第一模具的外侧的第一凹槽，在第二模具的上表面上可形成有与第一凹槽相对应的第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽可构成所述挤出腔道。

挤出腔道相对于挤入腔道可以是垂直的或倾斜的。

第一模具和第二模具均可由马氏体时效刚制成。

第一模具和第二模具可左右对称。

根据本实用新型的准等径转角挤压模具加工超细晶材料时，可实现道次间坯料零加工、而且模具结构简单、装卸方便，可有效避免挤出材料的收缩和翘曲。

附图说明

通过下面结合示例性示出一例的附图进行描述，本实用新型的上述及其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是示出根据本实用新型的一个实施例的准等径转角挤压模具的整体装配视图；

图2是示出沿图1中的A-A剖面线进行剖切得到的准等径转角挤压模具的剖视图；

图3是示出沿图1中的B-B剖面线进行剖切得到的准等径转角挤压模具的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本实用新型的实施例。

如图1所示，根据本实用新型的准等径转角挤压模具10主要包括挤压杆(未示出)、上模1和下模2。挤压腔道的一部分(即，挤入腔道)11形成于上模1中，挤压腔道的另一部分(即，挤出腔道)12形成于上模1和下模2之间。下面将结合图2和图3来描述挤压腔道的具体结构。

如图2和图3所示，上模1为凹型模，下模2为凸型模，上模1的凹槽与下模2的凸台紧密结合(即，上模1和下模2通过凹凸方式互相结合)，以限制上模1和下模2沿坯料的挤出方向相对运动。上模1中形成有沿着上模1的延伸方向竖直地延伸的挤入腔道11以及沿着上模1的下表面从挤入腔道11的下端水平地延伸到上模1的外侧的第一凹槽13。在下模2的上表面上形成有与第一凹槽13相对应的第二凹槽14。如图1-3所示，挤入腔道11的直径由D1表示。当上模1和下模2装配在一起时，第一凹槽13和第二凹槽14构成挤出腔道12，挤出腔道的直径由D2表示。优选地，模具中的两个腔道(即，挤入腔道11和挤出腔道12)的内交角Φ＝90°，外接弧角Ψ＝30°。优选地，挤出腔道D2的直径比挤入腔道的直径D1小约3-5％，以保证挤出坯料的直径略小于挤入腔道D1，从而进行下一道次的加工时无需对坯料进行加工修理。

以如下一种准等径转角挤压模具为例，模具的挤入腔道的直径D1为16mm，挤出腔道D2直径可为15.2-15.5mm，即，后者的直径比前者直径小约3-5％，以保证挤出坯料直径略小于16mm。因此在开始下一道次挤压前棒料不再需要切削加工，挤压操作连续性得以提高。挤压开始时，坯料从上模1的向上的开口处***，挤压杆将坯料挤压到挤入腔道11中，坯料在挤压杆的挤压力作用下先镦粗并逐渐与型腔壁接触，挤压继续进行，挤入腔道11内壁则受到强烈的坯料变形力挤推，坯料与上模1之间的摩擦力迅速增加并与下模2因挤压而产生的反向弹力在竖直方向的分力相冲抵。最终，在摩擦力的作用下，上模1和下模2仍旧保持紧密配合。实验证明上模1和下模2之间无需紧固件的固定仍可顺利进行挤压。

如图2所示，挤入腔道11相对于上模1中心线偏心地设置，这样，可形成尽可能长的挤出腔道12，从而可解决挤压坯料翘曲的问题。另外，为了制造方便，准等径转角挤压模具10可由材料为马氏体时效钢的棒料直接加工形成。通过在上模1中偏心地设置挤入腔道11可减少模具的用料，节省成本。

虽然上面的实施例以上模和下模的方式来构成准等径转角挤压模具10，但是本实用新型不限于此，也可应用于背景技术中所提及的左右两半模具的构造，只要挤出腔道的直径比挤入腔道的直径小3-5％，同样可以实现提高坯料的利用率的效果。另外，虽然在本实用新型的实施例中挤入腔道与挤出腔道是互相垂直的，但本实用新型不限于此，可以对所述两腔道的交角Φ在[90°，120°]区间内进行修改，即，挤出腔道相对于挤入腔道也可以是倾斜的。

而且，本实用新型的实施例也不限于直径为16mm的坯料，本领域技术人员可根据需要设计其它尺寸的准等径转角挤压模具。

通过对本实用新型的上述实施例的描述，可见本实用新型的目的和特点是克服现有的等径转角挤压模具多道次挤压坯料道次间损耗量大、挤出后的坯料存在尺寸短小和翘曲的缺点，以及解决装卸复杂的问题。

根据本实用新型的实施例的模具被设计为挤出腔道直径略小于(3-5％)挤入腔道直径，在不改变其变形原理的前提下实现坯料挤压后直径大体不变(或略小)，进而实现挤压坯料道次间零加工、零损耗。

另外，根据本实用新型的实施例的模具设计沿挤出腔道中心轴上下分模，改变了传统的纵向分模方式，取消了原有紧固装置，有效地解决了传统模具挤压过程中因紧固件轴向受力过大而造成脱模困难的问题，并有效避免了飞边、跐料等问题的发生。

而且，根据本实用新型的实施例的模具将挤入腔道设计为偏心孔腔，使得与之相贯的挤出腔道长度增加，因而解决了挤压坯料翘曲的问题，在一定程度上提高了挤压变形精度和效率。在制造成本方面，该模具用料相对较少，且加工步骤简单、周期短，故其制造经济成本低。

本实用新型不限于上述实施例，在不脱离本实用新型范围的情况下，可以进行各种变形和修改。

Claims

1.一种准等径转角挤压模具，包括第一模具、第二模具和挤压杆，第一模具和第二模具互相结合以形成互相连通的挤入腔道和挤出腔道，其特征在于，挤出腔道的直径比挤入腔道的直径小3％至5％。

2.如权利要求1所述的准等径转角挤压模具，其特征在于，第一模具是上模具，第二模具是下模具，并且第一模具和第二模具通过凹凸结构互相配合。

3.如权利要求2所述的准等径转角挤压模具，其特征在于，挤入腔道形成在第一模具中，并沿着竖直方向延伸。

4.如权利要求3所述的准等径转角挤压模具，其特征在于，挤入腔道相对于第一模具的中心线偏心。

5.如权利要求3所述的准等径转角挤压模具，其特征在于，第一模具具有沿着第一模具的下表面从挤入腔道的下端延伸到第一模具的外侧的第一凹槽，在第二模具的上表面上形成有与第一凹槽相对应的第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽构成所述挤出腔道。

6.如权利要求3至5中的任一项所述的准等径转角挤压模具，其特征在于，挤出腔道相对于挤入腔道是垂直的或倾斜的。

7.如权利要求1-5中的任一项所述的准等径转角挤压模具，其特征在于，第一模具和第二模具均由马氏体时效钢制成。

8.如权利要求1所述的准等径转角挤压模具，其特征在于，第一模具和第二模具左右对称。