反复剪切挤压制备超细晶金属材料的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于材料加工【技术领域】，具体涉及一种反复剪切挤压制备超细晶金属材料的装置。本实用新型包括上压杆、凹模、下压杆和底座。整体式凹模内开设有挤压型腔，挤压型腔由上模腔、剪切通道和下模腔组成，其中剪切通道连接上模腔和下模腔。凹模放置在底座上，底座中心有圆形凹槽，下压杆置于底座的圆形凹槽中。本实用新型通过巧妙设计挤压工艺和模具型腔尺寸，使每道次挤压变形后坯料恢复到原来形状，结构简单、晶粒细化能力强，可制备组织均匀的块体超细晶材料。
【专利说明】反复剪切挤压制备超细晶金属材料的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于材料加工【技术领域】，具体涉及一种反复剪切挤压制备超细晶金属材料的装置。
【背景技术】
[0002]细化晶粒尺寸可大幅提高金属材料的强度和塑性，拓展金属材料的应用领域，减轻金属构件重量。受交通运输、航空航天和国防军工等国民经济支柱产业需求的推动，对高比强度、高比刚度等高性能结构材料的需求日益增加，发展超细晶材料是开发与制备高比强度、高比刚度等高性能结构材料的重要方法之一。传统压力加工技术可以在材料成型的同时细化组织、消除铸造缺陷，获得比铸态产品更优异的力学性能，然而，传统工业采用的挤压、锻造、轧制等压力加工技术由于每次加工的应变量没有达到一定的临界值，所以很难获得超细晶组织。近年来，大塑性变形技术的研究表明，采用强烈的塑性变形就可以获得亚微米、纳米级晶粒，在保持良好的塑韧性下，显著提高材料的强度。
[0003]经对现有技术的文献检索发现，实用新型专利“制备超细晶材料的S形转角往复挤压模具”(申请号200420114968.9)和实用新型专利“制备超细晶材料的转角往复挤压模具”(申请号200420114967.4)分别公布了一种往复挤压装置，一定程度上实现了反复剪切挤压制备细晶金属材料。但是模具结构复杂，制造和维护成本高；取料困难，加工效率低；劳动强度大。
[0004]
【发明内容】
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[0005]本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种反复剪切挤压制备超细晶金属材料的装置，通过采用整体式模具，使其简化模具结构，易于取料操作，提高加工效率，降低劳动强度。
[0006]本实用新型的任务是通过以下技术方案来实现的，本实用新型包括:上压杆、凹模、下压杆和底座，其特征在于:凹模为整体式结构，凹模开设有挤压型腔，挤压型腔由上模腔、剪切通道和下模腔组成，其中剪切通道连接上模腔和下模腔；上压杆置于上膜腔中，下压杆置于下膜腔中；凹模放置在底座上，底座中心有圆形凹槽，下压杆置于底座的圆形凹槽中。
[0007]所述底座，其上表面设有定位凸台，用于固定凹模。
[0008]所述定位突台，其尺寸与凹模相同。
[0009]所述上模腔，截面形状可为矩形，也可以是圆形。
[0010]所述下模腔，截面形状可为矩形，也可以是圆形。
[0011]本实用新型工作原理是，首先将待加工坯料和凹模加热到预定温度，将坯料放入上模腔，在上压杆的作用下，坯料沿上模腔进入剪切通道，继续挤压，坯料进入下模腔，当遇到下压杆的阻挡后，坯料发生镦粗，直至上压杆把坯料全部挤压入下模腔，材料正好把下模腔充满，第一道次挤压结束，然后将凹模上下翻转，下压杆变为上压杆，下模腔变为上模腔，重复上一道工序，反复进行直至获得所需应变量后，将上压杆和下压杆移走，将材料顶出凹模，获得超细晶材料。
[0012]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0013]本实用新型通过采用整体式凹模，消除飞边、降低挤压力；配套的底座使得往复挤压在单缸压机上就能实现；本实用新型可以制备纯金属、合金、金属基复合材料等超细晶材料，具有晶粒细化能力强，操作方便、结构简单、实用性强、易于普及的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型纵向半剖结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明:本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
[0016]如图1所示，一种反复剪切挤压制备超细晶金属材料的装置，本实施例包括:上压杆1、凹模2、下压杆3和底座4，其特征在于:凹模2为整体式结构，凹模2开设有挤压型腔，挤压型腔由上模腔5、剪切通道6和下模腔7组成，其中剪切通道连接上模腔5和下模腔7 ；上压杆I置于上膜腔5中，下压杆3置于下膜腔7中；凹模2放置在底座4上，底座4中心有圆形凹槽，下压杆3置于底座4的圆形凹槽中。
[0017]所述底座4，其上表面设有定位凸台8，用于固定凹模2。
[0018]所述定位突台8，其尺寸与凹模2相同。
[0019]所述上模腔5，截面形状为矩形。
[0020]所述下模腔7，截面形状为矩形。
[0021]本实用新型工作原理是，首先将待加工坯料和凹模2加热到预定温度，将坯料放入上模腔5，在上压杆I的作用下，坯料沿上模腔5进入剪切通道6，继续挤压，坯料进入下模腔7，当遇到下压杆3的阻挡后，坯料发生镦粗，直至上压杆I把坯料全部挤压入下模腔7，材料正好把下模腔7充满，第一道次挤压结束，然后将凹模2上下翻转，下压杆3变为上压杆1，下模腔7变为上模腔5，重复上一道工序，反复进行直至获得所需应变量后，将上压杆I和下压杆3移走，将材料顶出凹模2，获得超细晶材料。
【权利要求】
1.一种反复剪切挤压制备超细晶金属材料的装置，包括:上压杆(I)、凹模(2)、下压杆(3)和底座(4)，其特征在于:凹模(2)为整体式结构，凹模(2)开设有挤压型腔，挤压型腔由上模腔(5)、剪切通道(6)和下模腔(7)组成，其中剪切通道连接上模腔(5)和下模腔(7);上压杆(I)置于上膜腔(5 )中，下压杆(3 )置于下膜腔(7 )中；凹模(2 )放置在底座(4)上，底座(4)中心有圆形凹槽，下压杆(3)置于底座(4)的圆形凹槽中。
2.根据权利要求1所述的反复剪切挤压制备超细晶金属材料的装置，其特征是，所述的底座(4)上设有定位凸台(8),用于固定凹模(2)。
3.根据权利要求1所述的反复剪切挤压制备超细晶金属材料的装置，其特征是，所述上模腔(5)截面形状可为矩形或圆形。
4.根据权利要求1所述的反复剪切挤压制备超细晶金属材料的装置，其特征是，所述下模腔(7)截面形状可为矩形或圆形。
【文档编号】B21C25/02GK203917446SQ201420285779
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】林金保, 任伟杰, 王灵卉, 崔小朝, 马永忠 申请人:太原科技大学, 林金保