一种多坯料等通道转角焊合挤压成形管材的模具，凸模一端的端面通过连接销与挤压筒内衬的一个端面连接；凸模另一端的端面与凹模的一个端面连接。连接中，挤压筒内衬中的各金属流动通道的出口均与位于凸模配合端端面的各金属流动通道的入口对接；位于凸模与凹模配合端端面中心的定径杆嵌入凹模中心的焊合腔内，并且定径杆与凹模之间的间隙与所成形管材的壁厚相同。本发明专利技术通过将分流模具改为多坯料共进焊合腔的方法，各个坯料之间互相独立，并在合金进入焊合腔之前发生等通道转角变形，在进入焊合腔之后实现焊合挤出，有效避免了将合金分流过程，并且由于挤压力集中在等通道转角细化晶粒和焊合过程使得焊合质量更好，产品晶粒细小，从而得到更好的挤压产品。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热加工领域，具体是一种通过多坯料等通道转角焊合挤压成形得到细晶镁合金管材的成形模具。
技术介绍
细晶镁合金、铝合金等轻质合金管材具有质量轻、比强度和比刚度高等优点。在航空、航天、自行车、便携式信号塔等领域有很大的吸引力。但是传统制作该类轻质合金管材的工艺大多采用分流挤压，分流挤压需要的挤压力大，而且常因难以精确控制其的挤压工艺参数使得管材发生模具开裂等现象。这都与分流过程和焊合过程都消耗很大的挤压力有关。而且传统分流挤压方法挤压的合金管材往往由于为了降低挤压力需要将合金加热到很高的温度才能挤出，因此导致挤出管材的晶粒粗大、机械性能较差、表面氧化严重、管材精度较难达到使用要求。等径角挤压，也叫等通道转角挤压，简称ECAE或ECAP，该技术是一种获得超细晶材料的先进技术，高技术通过两个轴线且截面尺寸相等的通道，将被加工的坯料挤出，通过转角作用使得金属材料在挤压过程中发生很大的剪切应变来实现细化晶粒提高性能的目的，该技术在文献中常被提起，但没有文献或专利技术将该技术用到实际产品中，一般都是用来对各类棒材坯料进行细化晶粒。如作者Z. J. Zhang和I. H. Son等在文献《Finite element analysis of plastic deformation of CP-Ti by multi-pass equal channel angular extrusion at medium hot-working temperature))中通过有限兀模拟和试验结合的方法描述了该技术产生细化金属晶粒的机理和工艺等。再如作者M.W. Fu a和Y. W. Tham在文献〈〈The grain refinement of Al-6061 via ECAE processing Deformation behavior, microstructure and property》中描述了 6061招合金在通过ECAE变形后的晶粒细化情况和性能提闻情况。在公开号为CN2690068的专利技术创造中公开了一种等通道转角挤压制备超细晶管材的装置。该专利技术利用中空挤压杆对管材实施多道次的等通道转角挤压工艺来细化管材晶粒。优点是在整个过程中管材尺寸不变，而各部分均在模具的作用下发生等通道转角变形。 缺点是要求坯料必须是加工好的管材，该专利技术只能对已有管材进行细化晶粒提高性能，而不是制造管材。在公开号为CN102189143A的专利技术创造中公开了一种基于等径角挤压的超细晶镍钛形状记忆合金管制备方法。该专利技术在所要成形的镍钛形状记忆合金管坯的内部塞入金属芯，然后将镍钛形状记忆合金管坯封闭在金属套中，在由凸模和凹模组成的ECAE工装中对金属套、镍钛形状记忆合金管坯和金属芯同时进行挤压、产生剪切塑性变形，实现镍钛形状记忆合金管坯的晶粒细化。该专利技术的缺点是变形过程有辅助材料(如套筒和芯轴)参与变形，在挤压后将随产品一起变形后的套筒剥离，将随产品一起变形后的芯轴取出，不但增加了产品的后续加工工序，也因辅料参与变形增加能源的消耗。有鉴于此，本专利技术提供一种通过改进挤压筒和模具，实现多坯料等通道转角细化晶粒后焊合挤压成形生产高精度高强度细晶薄壁合金管材，不但避免了分流过程的挤压力耗散，而且利用等通道转角达到更好的细化晶粒提高性能的效果。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的成形过程中增加了后续加工工序和能耗的不足，本专利技术提出了一种多坯料等通道转角焊合挤压成形管材的模具。本专利技术包括挤压筒内衬、凸模和凹模；凸模一端的端面通过连接销与挤压筒内衬的一个端面连接；凸模另一端的端面与凹模的一个端面连接；连接中，挤压筒内衬中的四条金属流动通道的出口均与位于凸模配合端端面的四个金属流动通道的入口对接；位于凸模与凹模配合端端面中心的定径杆嵌入凹模中心的焊合腔内，并且定径杆与凹模上的定径孔内表面之间有间隙；所述间隙的尺寸与所成形管材的壁厚相同。挤压筒内衬内均布有4 6个沿挤压筒内衬轴向方向延伸、并贯通该挤压筒内衬轴向金属流动通道；所述各金属流动通道的中心线均与挤压筒内衬的中心线平行，并且各坯料孔的中心线与挤压筒内衬的中心线等距。所述的定径杆位于凸模上与凹模配合一端的端面中心；该定径杆端头处有径向凸出的凸台，该凸台的直径等于待成形管材的内径；在凸模上均布有4个贯通该凸模轴向的金属流动通道，各金属流动通道的中心线均与凸模的中心线之间有15 50°的夹角，在挤压筒内衬与凸模的配合面上形成金属流动通道的转角；所述凸模的金属流动通道在该凸模与凹模配合一端端面上的出口，与位于凸模4该端面的定径杆的根部相切。所述凹模与凸模配合一端的内孔为等径孔，该凹模另一端为成形孔，并且该成形孔的出模口大于该成形孔的入模口 ；凹模与凸模配合一端端面中心有焊合腔，该焊合腔的孔径略大于凸模端面上的各金属流动通道外缘的距离；在凹模的焊合腔与凹模的变径孔之间有定径孔；该定径孔的内径为15 100mm。凹模与凸模4配合一端端面处孔径比凸模端面上的各金属流动通道外缘大3mm。本专利技术通过将分流模具改为多坯料共进焊合腔的方法，各个坯料之间互相独立， 代替了传统挤压方法分流之后的几股金属流，并在合金进入焊合腔之前发生等通道转角变形，在进入焊合腔之后实现焊合挤出。不仅有效避免了将合金分流过程，而且挤压机提供的挤压力几乎全部集中在等通道转角细化晶粒和焊合过程使得焊合质量更好，产品晶粒细小，从而得到更好的挤压产品。本专利技术中，凸模上的金属流动通道的中心线与模具中心线之间有夹角，使得金属在流动中在通过挤压筒内衬和凸模发生等通道转角变形，即可以细化晶粒的纯剪切变形。通过位于凸模一端端面中心有轴向凸出的定径杆，确定挤压产品管材的内径。凹模7上的焊合腔各处采用圆弧平滑过渡，避免金属流动变形过程中产生死区。使用中，挤压筒内衬中的金属坯料在挤压垫的推动下，向凸模流动，在凸模与凹模的交界等通道转角处处发生等通道转角塑性变形，在凸模上通道中流动到焊合腔区域，通过定径杆处确定管材截面形状挤出。在这个过程中发生晶粒细化的过程有三个塑性变形阶段，第一个阶段是通道转角过程使金属在流动过程中产生了较大的剪切塑性变形，因此可以细化晶粒。第二个阶段是金属在焊合过程的塑性变形，高压下的填充过程原子滑移和孪生可以细化晶粒。第三个阶段是在金属挤出工作带时发生了挤压截面变小的单纯挤压变形，可以细化晶粒，挤压比越大细化效果越好。如利用直径为34_的4股坯料挤压直径104mm厚度3mm的AZ31镁合金管材，原始坯料晶粒尺寸100 μ m以上，最终得到平均晶粒尺寸达到8 μ m以下。本专利技术与传统单坯料分流挤压焊合管材工艺相比，使用多坯料可以避免单坯料在分流成多股金属流的过程带来的挤压力增大，因此本专利技术所述的模具可以减小挤压力，如利用直径为34_的4股还料挤压直径104_厚度3_的AZ31镁合金管材,挤压力峰值为 210吨。比传统的工艺的630吨省力达50%以上。并且本专利技术采用分体式组合模，操作简单、方便。附图说明附图I是多坯料等通道转角焊合挤压管材模具装配图；其中图Ia是右视图；Ic是A-A首I]视是挤压筒内衬；其中图2a是右视图；图2b是主剖视图；图2c是B-B剖视Ib是主剖视图; 附图 2是凸模；其中图3a是右视图；图3b是主首I]视图；图3c本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨合，石磊，郭良刚，张保军，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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