反復(fù)剪切擠壓制備超細晶金屬材料的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于材料加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種反復(fù)剪切擠壓制備超細晶金屬材料的裝置。本實用新型包括上壓桿、凹模、下壓桿和底座。整體式凹模內(nèi)開設(shè)有擠壓型腔，擠壓型腔由上模腔、剪切通道和下模腔組成，其中剪切通道連接上模腔和下模腔。凹模放置在底座上，底座中心有圓形凹槽，下壓桿置于底座的圓形凹槽中。本實用新型通過巧妙設(shè)計擠壓工藝和模具型腔尺寸，使每道次擠壓變形后坯料恢復(fù)到原來形狀，結(jié)構(gòu)簡單、晶粒細化能力強，可制備組織均勻的塊體超細晶材料。
【專利說明】反復(fù)剪切擠壓制備超細晶金屬材料的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于材料加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種反復(fù)剪切擠壓制備超細晶金屬材料的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]細化晶粒尺寸可大幅提高金屬材料的強度和塑性，拓展金屬材料的應(yīng)用領(lǐng)域，減輕金屬構(gòu)件重量。受交通運輸、航空航天和國防軍工等國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)需求的推動，對高比強度、高比剛度等高性能結(jié)構(gòu)材料的需求日益增加，發(fā)展超細晶材料是開發(fā)與制備高比強度、高比剛度等高性能結(jié)構(gòu)材料的重要方法之一。傳統(tǒng)壓力加工技術(shù)可以在材料成型的同時細化組織、消除鑄造缺陷，獲得比鑄態(tài)產(chǎn)品更優(yōu)異的力學性能，然而，傳統(tǒng)工業(yè)采用的擠壓、鍛造、軋制等壓力加工技術(shù)由于每次加工的應(yīng)變量沒有達到一定的臨界值，所以很難獲得超細晶組織。近年來，大塑性變形技術(shù)的研究表明，采用強烈的塑性變形就可以獲得亞微米、納米級晶粒，在保持良好的塑韌性下，顯著提高材料的強度。
[0003]經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，實用新型專利“制備超細晶材料的S形轉(zhuǎn)角往復(fù)擠壓模具”(申請?zhí)?00420114968.9)和實用新型專利“制備超細晶材料的轉(zhuǎn)角往復(fù)擠壓模具”(申請?zhí)?00420114967.4)分別公布了一種往復(fù)擠壓裝置，一定程度上實現(xiàn)了反復(fù)剪切擠壓制備細晶金屬材料。但是模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造和維護成本高；取料困難，加工效率低；勞動強度大。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種反復(fù)剪切擠壓制備超細晶金屬材料的裝置，通過采用整體式模具，使其簡化模具結(jié)構(gòu)，易于取料操作，提高加工效率，降低勞動強度。
[0006]本實用新型的任務(wù)是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的，本實用新型包括:上壓桿、凹模、下壓桿和底座，其特征在于:凹模為整體式結(jié)構(gòu)，凹模開設(shè)有擠壓型腔，擠壓型腔由上模腔、剪切通道和下模腔組成，其中剪切通道連接上模腔和下模腔；上壓桿置于上膜腔中，下壓桿置于下膜腔中；凹模放置在底座上，底座中心有圓形凹槽，下壓桿置于底座的圓形凹槽中。
[0007]所述底座，其上表面設(shè)有定位凸臺，用于固定凹模。
[0008]所述定位突臺，其尺寸與凹模相同。
[0009]所述上模腔，截面形狀可為矩形，也可以是圓形。
[0010]所述下模腔，截面形狀可為矩形，也可以是圓形。
[0011]本實用新型工作原理是，首先將待加工坯料和凹模加熱到預(yù)定溫度，將坯料放入上模腔，在上壓桿的作用下，坯料沿上模腔進入剪切通道，繼續(xù)擠壓，坯料進入下模腔，當遇到下壓桿的阻擋后，坯料發(fā)生鐓粗，直至上壓桿把坯料全部擠壓入下模腔，材料正好把下模腔充滿，第一道次擠壓結(jié)束，然后將凹模上下翻轉(zhuǎn)，下壓桿變?yōu)樯蠅簵U，下模腔變?yōu)樯夏Ｇ?，重?fù)上一道工序，反復(fù)進行直至獲得所需應(yīng)變量后，將上壓桿和下壓桿移走，將材料頂出凹模，獲得超細晶材料。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0013]本實用新型通過采用整體式凹模，消除飛邊、降低擠壓力；配套的底座使得往復(fù)擠壓在單缸壓機上就能實現(xiàn)；本實用新型可以制備純金屬、合金、金屬基復(fù)合材料等超細晶材料，具有晶粒細化能力強，操作方便、結(jié)構(gòu)簡單、實用性強、易于普及的優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型縱向半剖結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本實用新型的實施例作詳細說明:本實施例在以本實用新型技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。
[0016]如圖1所示，一種反復(fù)剪切擠壓制備超細晶金屬材料的裝置，本實施例包括:上壓桿1、凹模2、下壓桿3和底座4，其特征在于:凹模2為整體式結(jié)構(gòu)，凹模2開設(shè)有擠壓型腔，擠壓型腔由上模腔5、剪切通道6和下模腔7組成，其中剪切通道連接上模腔5和下模腔7 ；上壓桿I置于上膜腔5中，下壓桿3置于下膜腔7中；凹模2放置在底座4上，底座4中心有圓形凹槽，下壓桿3置于底座4的圓形凹槽中。
[0017]所述底座4，其上表面設(shè)有定位凸臺8，用于固定凹模2。
[0018]所述定位突臺8，其尺寸與凹模2相同。
[0019]所述上模腔5，截面形狀為矩形。
[0020]所述下模腔7，截面形狀為矩形。
[0021]本實用新型工作原理是，首先將待加工坯料和凹模2加熱到預(yù)定溫度，將坯料放入上模腔5，在上壓桿I的作用下，坯料沿上模腔5進入剪切通道6，繼續(xù)擠壓，坯料進入下模腔7，當遇到下壓桿3的阻擋后，坯料發(fā)生鐓粗，直至上壓桿I把坯料全部擠壓入下模腔7，材料正好把下模腔7充滿，第一道次擠壓結(jié)束，然后將凹模2上下翻轉(zhuǎn)，下壓桿3變?yōu)樯蠅簵U1，下模腔7變?yōu)樯夏Ｇ?，重復(fù)上一道工序，反復(fù)進行直至獲得所需應(yīng)變量后，將上壓桿I和下壓桿3移走，將材料頂出凹模2，獲得超細晶材料。
【權(quán)利要求】
1.一種反復(fù)剪切擠壓制備超細晶金屬材料的裝置，包括:上壓桿(I)、凹模(2)、下壓桿(3)和底座(4)，其特征在于:凹模(2)為整體式結(jié)構(gòu)，凹模(2)開設(shè)有擠壓型腔，擠壓型腔由上模腔(5)、剪切通道(6)和下模腔(7)組成，其中剪切通道連接上模腔(5)和下模腔(7);上壓桿(I)置于上膜腔(5 )中，下壓桿(3 )置于下膜腔(7 )中；凹模(2 )放置在底座(4)上，底座(4)中心有圓形凹槽，下壓桿(3)置于底座(4)的圓形凹槽中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反復(fù)剪切擠壓制備超細晶金屬材料的裝置，其特征是，所述的底座(4)上設(shè)有定位凸臺(8),用于固定凹模(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反復(fù)剪切擠壓制備超細晶金屬材料的裝置，其特征是，所述上模腔(5)截面形狀可為矩形或圓形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反復(fù)剪切擠壓制備超細晶金屬材料的裝置，其特征是，所述下模腔(7)截面形狀可為矩形或圓形。
【文檔編號】B21C25/02GK203917446SQ201420285779
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】林金保, 任偉杰, 王靈卉, 崔小朝, 馬永忠 申請人:太原科技大學, 林金保