專利名稱：往復(fù)式擠壓晶粒細化裝置及利用該裝置的擠壓細化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種擠壓裝置及利用該裝置的擠壓方法，特別涉及一種往復(fù)式擠壓晶粒的細化裝置及利用該裝置的擠壓細化方法。
背景技術(shù)：
針對傳統(tǒng)材料存在的缺點，從材料內(nèi)部組織、結(jié)構(gòu)和材料性能的關(guān)系入手，研究傳統(tǒng)材料的改造和新型材料的開發(fā)應(yīng)用已愈來愈重要。提高材料的性能大多集中在使晶粒細化，合金材料在獲得超細組織后，其物理、力學(xué)性能往往得到顯著提高。晶粒細化至亞微米級或納米級別時，材料表現(xiàn)出一些超常的性質(zhì)。細化材料的組織有許多方法冶金學(xué)方法(如通過合金化細化晶粒)、快速凝固、熱處理方法和熱機械加工及復(fù)合材料等。然而，這些研究或多或少有一些技術(shù)瓶頸沒有突破。
通過合金化細化晶粒提高合金性能的手段，目前已經(jīng)達到最佳狀態(tài)，再想得到更細化的晶粒度，合金化手段已經(jīng)無能為力了，并且有些合金元素價格極為昂貴，成本較高。
通過快速凝固手段得到的薄帶材、粉末、細片都可以獲得納米晶或非晶，但無法直接應(yīng)用，通常采用粉末冶金方法獲得塊體材料，但這種手段存在工藝復(fù)雜，粉末表面易氧化、污染、成本昂貴等缺點，使這類方法的使用受到一定限制。
通過普通熱擠壓手段在一定程度上也能細化晶粒，但隨著擠壓道次的增加，材料的徑向尺寸越來越小，因此變形程度受限；同時通過普通熱擠壓不能得到均勻的變形和獲得各向同性的塊體材料。
采用強烈塑性變形技術(shù)細化晶粒，提高材料性能的方法是目前發(fā)展的熱點，高擠壓比擠壓(High Extrusion Ratio Extrusion)、震動沖擊(Shock Loading)、高壓扭轉(zhuǎn)(Torsion Under Compression)、等通道角型擠壓(Equal ChannelAngular Pressing)、疊軋(Accumulative Roll Bonding)、軋制熱機械處理(Rolling Typed Thermomechanical Treatment)等都是強烈塑性變形方法的代表，采用這些方法可以獲得具有亞微米或納米晶組織。但是都各有特點，比如為了獲得大的變形量，高壓扭轉(zhuǎn)加工薄片狀試樣，但加工后的組織不均勻，使其應(yīng)用受到限制；等通道角型晶粒細化方法是一種實用有效的方法，加工過程中試樣形狀始終可保持不變，因而可以反復(fù)變形產(chǎn)生大的應(yīng)變，獲得均勻致密的組織，并能夠加工較大體積試樣，但等通道角型擠壓單次變形量較小，其擠壓一次時產(chǎn)生的應(yīng)變最大值近似為1。
復(fù)合材料的制備過程中也常采用粉末冶金、熔滲或自生等手段，其中粉末冶金、熔滲的工藝復(fù)雜，成本較高，自生的方法較難獲得組織均勻的復(fù)合材料。因此在復(fù)合材料的制備過程中常伴隨使用擠壓或其他手段以細化組織。
在文獻《采用沙漏擠壓工藝制備超細晶材料》(選自《熱加工工藝》2001年第2期10-12頁，作者陸文林)和《沙漏擠壓鐓粗復(fù)合加工技術(shù)》(選自《塑性工程學(xué)報》第7卷第4期1-4頁，作者陸文林)中，介紹了沙漏擠壓工藝原理示意圖及制成中提到擠壓筒固定，頂桿A、B向f方向同步運動時，試樣在型腔A中受到擠壓變形，在型腔B受到鐓粗變形，當(dāng)試樣向這個方向變形完畢后，頂桿A、B可以再向相反的方向同步運動，試樣再次發(fā)生擠壓、鐓粗變形，或頂桿固定，兩側(cè)的擠壓桶往復(fù)運動實現(xiàn)沙漏擠壓工藝。兩篇文章對于具體模具的工作方式及是否是單缸壓力機并沒有涉及；臺灣發(fā)明專利《改善合金材料性質(zhì)之方法及裝置與其產(chǎn)品》(第0082100065號，專利公告號00245662，國際專利分類號B21B 23/00，公告日期1995年04月21日)及《往復(fù)式擠壓成型方法及其加工裝置》(第129012號，專利公告號00424013，國際專利分類號B21C 23/24，公告日期2001年03月01日)中的方法及裝置均采用兩個擠壓缸體擠壓方式，即水平方向兩個擠壓缸同步動作，一邊的缸體向右(左)運動時另一邊的缸體同步同速度也向右(左)運動，然后相反方向運動，從而往復(fù)擠壓，但不能實現(xiàn)單缸壓力機的往復(fù)擠壓。因此，以上方法及裝置都未涉及單缸壓力機的往復(fù)擠壓裝置及加工工藝。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決晶粒細化現(xiàn)有技術(shù)成本高、無法獲得塊體材料或不能使晶粒得到均勻變形和不能獲得各向同性的塊體材料的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種往復(fù)擠壓晶粒細化裝置，該裝置能夠利用在單缸壓力機上實現(xiàn)往復(fù)式擠壓而得到均勻的等軸晶及各向同性的細晶材料。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用該裝置的擠壓細化方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是往復(fù)式擠壓晶粒細化裝置，包括擠壓模具，擠壓模具包括擠壓桶1，擠壓桶1通過半凹模3和半凹模17與擠壓桶6連接，擠壓桶1、半凹模3、半凹模17與擠壓桶6形成模具型腔，擠壓桶1中間設(shè)置陽模18，擠壓桶6中間設(shè)置陽模12，陽模18的上部固定有模具連接橫梁21，陽模12的下部固定有另一模具連接橫梁9，擠壓模具的兩邊設(shè)置螺桿，螺桿的兩端穿過上下兩模具連接橫梁，螺桿的兩邊設(shè)置模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁，模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁的兩端縱向開有長孔，上下兩模具連接橫梁的兩端穿過長孔并與模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁固定，模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁上向外固定有軸，軸設(shè)置在軸架上，軸架通過彈簧固定于模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁兩側(cè)的支架上，該裝置還包括放置在擠壓桶1上或擠壓模具翻轉(zhuǎn)后放置在擠壓桶6上的擠壓桿。
下部的模具連接橫梁下放置墊鐵。
擠壓桶1的外壁設(shè)置加熱體2，擠壓桶6的外壁設(shè)置加熱體7。
半凹模3中插入熱電偶。
擠壓桿為U型。
本發(fā)明的擠壓細化方法，包括上述方案的往復(fù)式擠壓晶粒細化裝置，該裝置按以下步驟工作(一)、將半凹模3、半凹模17用壓力機壓入擠壓桶1后，再壓入擠壓桶6進行合模，然后將被擠壓材料裝入由擠壓桶1、半凹模3、半凹模17與擠壓桶6形成的模具型腔；(二)、壓力機在模具連接橫梁21上施壓，使陽模18和陽模12的兩端被加壓，將被擠壓材料預(yù)變形，并使模具型腔減小，實現(xiàn)被擠壓材料與模具型腔等體積，旋緊螺母和螺栓，準(zhǔn)備擠壓；(三)、將擠壓桿放在擠壓桶1上，用壓力機壓下擠壓桿，使擠壓桶1、半凹模3、半凹模17和擠壓桶6整體向下運動，被擠壓材料經(jīng)過半凹模3和半凹模17頸縮區(qū)時被正擠壓變細，同時被擠壓材料在頸縮區(qū)另一端被壓縮鐓粗變形；(四)、抬起壓力機壓頭，取下擠壓桿，彈簧向上托起模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁和模具連接橫梁9及21，將模具翻轉(zhuǎn)180°，然后再將擠壓桿放在擠壓桶6上，重復(fù)第三步工序，實現(xiàn)對被擠壓材料同時擠壓和鐓粗變形的過程；
(五)、達到設(shè)計的擠壓道次后，取下擠壓桿，松開螺母和螺栓，從翻轉(zhuǎn)機構(gòu)上取下模具，用一個大拆模鋼管套在擠壓桶6上撐住擠壓桶1，壓力機壓頭直接在陽模18上施壓，直到擠壓桶1與半凹模3和半凹模17脫離，然后翻轉(zhuǎn)用另一小直徑小拆模鋼管撐住擠壓桶6，在陽模12上施壓，直到擠壓桶6與半凹模3和半凹模17脫離，分開并取下半凹模3和半凹模17，取出被擠壓材料，即完成被擠壓材料的擠壓細化工作。
熱擠壓時，將加熱體2和加熱體7分別與電源接通，在設(shè)定的溫度下加熱。
本發(fā)明的有益效果是(1)本裝置可以實現(xiàn)在單缸壓力機上進行往復(fù)式冷熱擠壓，因此適用面極廣，可以節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本；(2)更換不同頸縮區(qū)內(nèi)徑尺寸的半凹模，就可以方便地調(diào)整往復(fù)擠壓的擠壓比，從而實現(xiàn)不同擠壓比的往復(fù)擠壓；(3)擠壓模具安裝在翻轉(zhuǎn)機構(gòu)上的設(shè)計不僅滿足了在單缸壓力機上進行往復(fù)式擠壓的要求，而且在翻轉(zhuǎn)機構(gòu)上翻轉(zhuǎn)模具就能夠進行不同道次的往復(fù)擠壓，降低了勞動強度，也可以節(jié)約能源，降低生產(chǎn)成本；(4)本裝置中的模具自帶電阻加熱體，同時在半凹模3中心區(qū)設(shè)計有測溫?zé)犭娕伎?，不僅可以滿足熱擠壓對溫度的要求，熱擠壓的溫度可以在室溫至600℃控制，而且可以監(jiān)測擠壓過程中的溫度變化。


圖1是本發(fā)明往復(fù)式擠壓晶粒細化裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的側(cè)視圖；圖3是將模具拆開取下擠壓桶的操作示意圖；
圖4是取出被擠壓材料的操作示意圖。
圖中，1擠壓桶，2加熱體，3半凹模，4熱電偶，5被擠壓材料，6擠壓桶，7加熱體，8螺桿，9模具連接橫梁，10支架，11墊鐵，12陽模，13模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁，14彈簧，15軸，16軸架，17半凹模，18陽模，19長孔，20螺栓，21模具連接橫梁，22螺母，23擠壓桿，24大拆模鋼管，25小拆模鋼管，26壓力機壓頭。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
參見圖1、圖2，往復(fù)式擠壓晶粒細化裝置，包括擠壓模具，擠壓模具包括擠壓桶1，擠壓桶1通過半凹模3和半凹模15與擠壓桶6連接，擠壓桶1、半凹模3、半凹模15與擠壓桶6形成模具型腔，模具型腔具有可拆卸功能，通過改變不同內(nèi)徑尺寸的半凹模3、半凹模17就可以改變擠壓比，擠壓桶1的外壁設(shè)置加熱體2，擠壓桶6的外壁設(shè)置加熱體7，將兩加熱體通電加熱，模具擠壓溫度可從室溫至600℃，可使該裝置進行熱擠壓，半凹模3中插入熱電偶4，用于監(jiān)測和控制擠壓過程中凹模內(nèi)徑處的溫度變化，擠壓桶1中間設(shè)置陽模18，擠壓桶6中間設(shè)置陽模12，確保了擠壓過程中擠壓腔內(nèi)體積大小與被擠壓材料體積大小始終相同，使往復(fù)式擠壓在等體積條件下進行，避免了因擠壓腔內(nèi)體積與被擠壓材料不同而造成被擠壓材料的開裂。陽模18的上部固定有模具連接橫梁21，陽模12的下部固定有模具連接橫梁9，下部的模具連接橫梁9下放置墊鐵11，擠壓模具的兩邊設(shè)置螺桿8，螺桿8的兩端穿過模具連接橫梁9和21，通過螺母22與模具連接橫梁9和21固定，螺桿8的兩邊設(shè)置模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁13，模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁13兩端縱向開有長孔19，模具連接橫梁9及21的兩端穿過長孔19并用螺栓20與模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁13固定，模具連接橫梁9及模具連接橫梁21可以在小范圍縱向移動以調(diào)整模具型腔大小，材料預(yù)壓使其與被擠壓材料等體積。模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁13上外側(cè)固定有軸15，軸15設(shè)置在軸架16上，軸架16通過彈簧14固定于模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁13兩側(cè)的支架10上，該裝置還包括擠壓桿23，擠壓桿23設(shè)計為U型，放置在擠壓桶1上或擠壓模具翻轉(zhuǎn)后放置在擠壓桶6上，用于對擠壓模具的擠壓。
更換不同內(nèi)徑尺寸的半凹模3和半凹模17，用于調(diào)整往復(fù)擠壓的擠壓比，從而實現(xiàn)不同擠壓比及不同道次的往復(fù)擠壓。
利用該裝置進行擠壓細化的方法，該裝置按以下步驟工作(一)、將半凹模3、半凹模17用壓力機壓入擠壓桶1后，再壓入擠壓桶6進行合模，然后將被擠壓材料5裝入由擠壓桶1、半凹模3、半凹模17與擠壓桶6形成的模具型腔；(二)、壓力機在模具連接橫梁21上施壓，使陽模18和陽模12的兩端被加壓，將被擠壓材料5預(yù)變形，并使模具型腔減小，實現(xiàn)被擠壓材料5與模具型腔等體積，旋緊螺母22和螺栓20，準(zhǔn)備擠壓；(三)、將擠壓桿23放在擠壓桶1上，用壓力機壓下擠壓桿23，使擠壓桶1、半凹模3、半凹模17和擠壓桶6整體向下運動，被擠壓材料5經(jīng)過半凹模3和半凹模17頸縮區(qū)時被正擠壓變細，同時被擠壓材料5在頸縮區(qū)另一端被壓縮鐓粗變形；(四)、抬起壓力機壓頭，取下擠壓桿23，彈簧14向上托起模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁13和模具連接橫梁9及21，將模具翻轉(zhuǎn)180°，然后再將擠壓桿23放在擠壓桶6上，重復(fù)第三步工序，實現(xiàn)對被擠壓材料5同時擠壓和鐓粗變形的過程；
(五)、達到設(shè)計的擠壓道次后，取下擠壓桿23，松開螺母22和螺栓20，從翻轉(zhuǎn)機構(gòu)上取下模具，用一個大拆模鋼管24套在擠壓桶6上撐住擠壓桶1，壓力機壓頭26直接在陽模18上施壓，直到擠壓桶1與半凹模3和半凹模17脫離，然后翻轉(zhuǎn)用另一小直徑小拆模鋼管25撐住擠壓桶6，在陽模12上施壓，直到擠壓桶6與半凹模3和半凹模17脫離，分開并取下半凹模3和半凹模17，取出被擠壓材料5，即完成被擠壓材料5的擠壓細化工作，參見圖3、4。
實施例1往復(fù)擠壓純鋁，獲得細晶高強度棒材。
一、將半凹模3、半凹模17用壓力機壓入擠壓桶1和擠壓桶6進行合模，設(shè)定擠壓比為12，然后將被擠壓純鋁5裝入由擠壓桶1、半凹模3、半凹模17與擠壓桶6形成的模具型腔；二、壓力機在模具連接橫梁21上施壓，使壓力達到6mpa，使陽模18和陽模12的兩端被加壓，將被擠壓純鋁5預(yù)變形，實現(xiàn)被擠壓純鋁5與模具型腔等體積，旋緊螺母22和螺栓20，固定模具連接橫梁9和21的位置，將加熱體2和加熱體7分別與電源接通，熱電偶4監(jiān)測和控制擠壓過程中的溫度變化，擠壓過程溫度控制在360℃，準(zhǔn)備擠壓；三、將擠壓桿23放在擠壓桶1上，用壓力機壓下擠壓桿23，擠壓桶1、半凹模3、半凹模17和擠壓桶6整體向下運動，在半凹模3和半凹模17的頸縮區(qū)內(nèi)的被擠壓純鋁5被擠壓變細，其它位置的被擠壓純鋁5同時被壓縮鐓粗變形，模具連接橫梁9和模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁13也向下運動，彈簧14被壓縮，模具連接橫梁9與墊鐵11接觸；四、抬起壓力機壓頭，彈簧14向上托起模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁13和模具連接橫梁9及21，取下擠壓桿23，將模具翻轉(zhuǎn)180°，然后再將擠壓桿23放在擠壓桶6上，重復(fù)第三步工序，實現(xiàn)對被擠壓純鋁5同時擠壓和鐓粗變形的過程；五、往復(fù)擠壓6次以后，取下擠壓桿23，松開螺母22和螺栓20及橫梁9及21上固定陽模的螺絲，從翻轉(zhuǎn)機構(gòu)上取下模具，用一個大拆模鋼管24套在擠壓桶6上撐住擠壓桶1，壓力機壓頭26直接在陽模18上施壓，直到擠壓桶1與半凹模3和半凹模17脫離，然后翻轉(zhuǎn)用另一小直徑小拆模鋼管25撐住擠壓桶6，在陽模12上施壓，直到擠壓桶6與半凹模3和半凹模17脫離，分開并取下半凹模3和半凹模17，取出被擠壓材料5，即完成被擠壓純鋁材料5的擠壓細化工作。得到的純鋁晶粒尺寸小于1μm，抗拉強度提高50％以上，延伸率大于20％。
實施例2往復(fù)擠壓常規(guī)凝固Mg-9Al-10Si合金，獲得高強韌高性能鎂鋁基Mg2Si自生復(fù)合材料。
將常規(guī)凝固Mg-9Al-10Si合金進行300℃/5h時效處理，再進行以下擠壓步驟一、將半凹模3、半凹模17用壓力機壓入擠壓桶1和擠壓桶6進行合模，設(shè)定擠壓比為12，然后將進行時效處理后的被擠壓常規(guī)凝固Mg-9Al-10Si合金材料5裝入由擠壓桶1、半凹模3、半凹模17與擠壓桶6形成的模具型腔；二、壓力機在模具連接橫梁21上施力，使壓力達到7mpa，使陽模18和陽模12的兩端被加壓，將被擠壓鎂合金5預(yù)變形，實現(xiàn)被擠壓鎂合金5與模具型腔等體積，旋緊螺母22和螺栓20，固定模具連接橫梁9的位置，加熱體2和加熱體7分別與電源接通，熱電偶4監(jiān)測和控制擠壓過程中的溫度變化，擠壓過程的溫度控制在350℃，準(zhǔn)備擠壓；三、將擠壓桿23放在擠壓桶1上，用壓力機壓下擠壓桿23，擠壓桶1、半凹模3、半凹模17和擠壓桶6整體向下運動，在半凹模3和半凹模17的頸縮區(qū)內(nèi)的被擠壓鎂合金5被擠壓變細，其它位置的被擠壓鎂合金5同時被壓縮鐓粗變形，模具連接橫梁9和模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁13也向下運動，彈簧14被壓縮，模具連接橫梁9與墊鐵11接觸；四、抬起壓力機壓頭，彈簧14向上托起模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁13和模具連接橫梁9，取下擠壓桿23，將模具翻轉(zhuǎn)180°，然后再將擠壓桿23放在擠壓桶6上，重復(fù)第三步工序，實現(xiàn)對被擠壓鎂合金5同時擠壓和鐓粗變形的過程；五、往復(fù)擠壓4次以后，取下擠壓桿23，松開螺母22和螺栓20及橫梁9及21上固定陽模的螺絲，從翻轉(zhuǎn)機構(gòu)上取下模具，用一個大拆模鋼管24套在擠壓桶6上撐住擠壓桶1，壓力機壓頭26直接在陽模18上施壓，直到擠壓桶1與半凹模3和半凹模17脫離，然后翻轉(zhuǎn)用另一小直徑小拆模鋼管25撐住擠壓桶6，在陽模12上施壓，直到擠壓桶6與半凹模3和半凹模17脫離，分開并取下半凹模3和半凹模17，取出被擠壓材料5，即完成被擠壓鎂合金材料5的擠壓細化工作。得到的鎂合金不僅α-Mg基體相得到細化，整體晶粒尺寸為1-2μm，Mg2Si相彌散分布，而且Mg2Si也得到破碎和細化，消除了漢字狀塊體的Mg2Si相對鎂合金基體的割裂作用，形成各向同性的自生鎂鋁基復(fù)合材料。
實施例3往復(fù)擠壓Mg-Zn-Y快速凝固箔帶材，使其成為均勻變形的超高強度鎂合金型材。
將常規(guī)凝固Mg-Zn-Y鎂合金在單輥快速凝固設(shè)備上制成快速凝固箔帶材，其箔帶的厚度20-100μm，在＜10Pa真空下將Mg-Zn-Y鎂合金預(yù)壓成塊體材料，預(yù)壓溫度＜300℃，再進行如下擠壓步驟一、將半凹模3、半凹模17用壓力機壓入擠壓桶1和擠壓桶6進行合模，設(shè)定擠壓比為12，然后將被擠壓鎂合金5裝入由擠壓桶1、半凹模3、半凹模17與擠壓桶6形成的模具型腔；二、壓力機在模具連接橫梁21上施力，使壓力達到7mpa，使陽模18和陽模12的兩端被加壓，將被擠壓鎂合金5預(yù)變形，實現(xiàn)被擠壓鎂合金5與模具型腔等體積，旋緊螺母22和螺栓20，固定模具連接橫梁9的位置，將加熱體2和加熱體7分別與電源接通，熱電偶4可以監(jiān)測和控制擠壓過程中的溫度變化，擠壓的溫度控制在300℃以內(nèi)，準(zhǔn)備擠壓；三、將擠壓桿23放在擠壓桶1上，用壓力機壓下擠壓桿23，擠壓桶1、半凹模3、半凹模17和擠壓桶6整體向下運動，在半凹模3和半凹模17的頸縮區(qū)內(nèi)的被擠壓鎂合金5被擠壓變細，其它位置的被擠壓鎂合金5同時被壓縮鐓粗變形，模具連接橫梁9和模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁13也向下運動，彈簧14被壓縮，模具連接橫梁9與墊鐵11接觸；四、抬起壓力機壓頭，彈簧14向上托起模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁13和模具連接橫梁9和21，取下擠壓桿23，將模具翻轉(zhuǎn)180°，然后再將擠壓桿23放在擠壓桶6上，重復(fù)第三步工序，實現(xiàn)對被擠壓鎂合金5同時擠壓和鐓粗變形的過程；五、往復(fù)擠壓4次以后，取下擠壓桿23，松開螺母22和螺栓20及橫梁9及21上固定陽模的螺絲，從翻轉(zhuǎn)機構(gòu)上取下模具，用一個大拆模鋼管24套在擠壓桶6上撐住擠壓桶1，壓力機壓頭26直接在陽模18上施壓，直到擠壓桶1與半凹模3和半凹模17脫離，然后翻轉(zhuǎn)用另一小直徑小拆模鋼管25撐住擠壓桶6，在陽模12上施壓，直到擠壓桶6與半凹模3和半凹模17脫離，分開并取下半凹模3和半凹模17，取出被擠壓材料5，即完成被擠壓快速凝固鎂合金材料5的擠壓細化工作。快速凝固Mg-Zn-Y鎂合金經(jīng)往復(fù)擠壓后，箔帶間微觀焊合良好，型材組織均勻、致密，無缺陷，型材抗拉強度≥450MPa，延伸率≥8％。
權(quán)利要求
1.往復(fù)式擠壓晶粒細化裝置，包括擠壓模具，所述擠壓模具包括擠壓桶(1)，擠壓桶(1)通過半凹模(3)和半凹模(17)與擠壓桶(6)連接，擠壓桶(1)、半凹模(3)、半凹模(17)與擠壓桶(6)形成模具型腔，擠壓桶(1)中間設(shè)置陽模(18)，擠壓桶(6)中間設(shè)置陽模(12)，其特征在于，所述陽模(18)的上部固定有模具連接橫梁(21)，所述陽模(12)的下部固定有另一模具連接橫梁(9)，所述擠壓模具的兩邊設(shè)置螺桿(8)，螺桿(8)的兩端穿過模具連接橫梁(9)及模具連接橫梁(21)，螺桿(8)的兩邊設(shè)置模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁(13)，模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁(13)的兩端縱向開有長孔(19)，模具連接橫梁(9)及(21)的兩端穿過長孔(19)并與模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁(13)固定，模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁(13)上外側(cè)固定有軸(15)，所述軸(15)設(shè)置在軸架(16)上，所述軸架(16)通過彈簧(14)固定于模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁(13)兩側(cè)的支架(10)上，該裝置還包括放置在擠壓桶(1)上或擠壓模具翻轉(zhuǎn)后放置在擠壓桶(6)上的擠壓桿(23)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)式擠壓晶粒細化裝置，其特征在于，所說的下部的模具連接橫梁(9)下放置墊鐵(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)式擠壓晶粒細化裝置，其特征在于，所說的擠壓桶(1)的外壁設(shè)置加熱體(2)，擠壓桶(6)的外壁設(shè)置加熱體(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的往復(fù)式擠壓晶粒細化裝置，其特征在于，所說的半凹模(3)中插入熱電偶(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)式擠壓晶粒細化裝置，其特征在于，所說的擠壓桿(23)為U型。
6.一種擠壓細化的方法，其特征在于，包括權(quán)利要求1所述的往復(fù)式擠壓晶粒細化裝置，該裝置按以下步驟工作(一)、將半凹模(3)、半凹模(17)用壓力機壓入擠壓桶(1)后，再壓入擠壓桶(6)進行合模，然后將被擠壓材料(5)裝入由擠壓桶(1)、半凹模(3)、半凹模(17)與擠壓桶(6)形成的模具型腔；(二)、壓力機在模具連接橫梁(21)上施壓，使陽模(18)和陽模(12)的兩端被加壓，將被擠壓材料(5)預(yù)變形，并使模具型腔減小，實現(xiàn)被擠壓材料(5)與模具型腔等體積，旋緊螺母(22)和螺栓(20)，準(zhǔn)備擠壓；(三)、將擠壓桿(23)放在擠壓桶(1)上，用壓力機壓下擠壓桿(23)，使擠壓桶(1)、半凹模(3)、半凹模(17)和擠壓桶(6)整體向下運動，被擠壓材料(5)經(jīng)過半凹模(3)和半凹模(17)頸縮區(qū)時被正擠壓變細，同時被擠壓材料(5)在頸縮區(qū)另一端被壓縮鐓粗變形；(四)、抬起壓力機壓頭，取下擠壓桿(23)，彈簧(14)向上托起模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁(13)和模具連接橫梁(9)及(21)，將模具翻轉(zhuǎn)180°，然后再將擠壓桿(23)放在擠壓桶(6)上，重復(fù)第三步工序，實現(xiàn)對被擠壓材料(5)同時擠壓和鐓粗變形的過程；(五)、達到設(shè)計的擠壓道次后，取下擠壓桿(23)，松開螺母(22)和螺栓(20)，從翻轉(zhuǎn)機構(gòu)上取下模具，用一個大拆模鋼管(24)套在擠壓桶(6)上撐住擠壓桶(1)，壓力機壓頭(26)直接在陽模(18)上施壓，直到擠壓桶(1)與半凹模(3)和半凹模(17)脫離，然后翻轉(zhuǎn)用另一小直徑小拆模鋼管(25)撐住擠壓桶(6)，在陽模(12)上施壓，直到擠壓桶(6)與半凹模(3)和半凹模(17)脫離，分開并取下半凹模(3)和半凹模(17)，取出被擠壓材料(5)，即完成被擠壓材料(5)的擠壓細化工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，熱擠壓時，將加熱體(2)和加熱體(7)分別與電源接通，在設(shè)定的溫度下加熱。
全文摘要
往復(fù)式擠壓晶粒細化裝置及利用該裝置的擠壓細化方法，裝置包括由擠壓桶、半凹模和陽模組成的擠壓模具，其兩邊設(shè)置螺桿，螺桿穿過陽模上下分別固定的模具連接橫梁并與其固定，模具連接橫梁的兩端又與模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁固定，模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁上向外固定有軸，軸設(shè)置在軸架上，軸架通過彈簧固定于模具翻轉(zhuǎn)連接橫梁兩側(cè)的支架上，該裝置還包括擠壓桿；擠壓細化方法，包括凹模合模，用壓力機將被擠壓材料擠壓和鐓粗，擠壓模具翻轉(zhuǎn)180°后再進行擠壓和鐓粗。本發(fā)明實現(xiàn)了在單缸壓力機上不同道次的往復(fù)式擠壓，使材料產(chǎn)生揉搓作用，集正擠壓與鐓粗于一體的變形過程，使材料產(chǎn)生強烈的塑性變形從而獲得綜合性能優(yōu)良的細晶材料。
文檔編號B21C29/00GK1751817SQ200510041760
公開日2006年3月29日 申請日期2005年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月7日
發(fā)明者徐春杰, 張忠明, 郭學(xué)鋒 申請人:西安理工大學(xué)