[发明专利]一种细化镁合金组织、提高力学性能的模具

说明书

技术领域

本发明属于合金材料研制技术领域，具体涉及一种细化镁合金组织、提高力学性能的模具。

背景技术

晶粒细化一直是材料科学领域研究的热点问题，对于绿色工程镁合金材料来说显得尤为重要。挤压变形是一种比较理想的细化晶粒、提高其力学性能的变形方式。目前，细化镁合金材料采用的是一种等通道转角挤压变形技术(ECAP)，该技术是在包括两个横截面积完全相同并以90度角相互交叉的模腔内进行单向挤压完成的，即在特制模具内制有垂直模腔和水平模腔，垂直模腔与水平模腔是等截面垂直相交，挤压杆在垂直模腔上部对放在腔内的坯料进行施压达到挤压变形的目的。其原理是通过反复多道次的挤压累积大的应变，从而实现晶粒细化，比传统的冷扎、挤压、拉拔、锻压技术有很大的进步，但其缺点是经一道次挤压后，其材料剖面的应变分布极不均匀，需经多次改变方式和转换角度再进行挤压，才能获得较大的应变和应变的均匀分布，且挤压过程中材料所承受的应力状态不理想，尤其是试样在通过90°转角后其上表面存在着强烈的拉应力，导致试样过早开裂，剖面的应变也难于控制均匀，从而限制了晶粒细化的程度，增加了废品率，增大了生产成本。另外，其模具中用于对材料加压的挤压杆的压头是用钢铁等金属材料制造的，这种金属压头热膨胀性大，使压头与模具壁之间必须留有较大的间隙，而大的间隙使得镁合金坯料挤压后留有死区，且压头与坯料接触挤压时，坯料会包裹在压头表面上，很难清除掉，还有挤压完成后退出挤压杆也十分不便。

发明内容

本发明目的是提供一种新结构的模具装置，可有效地克服现有技术存在的缺点。

本发明是这样实现的：它包括有在其中部制有垂直模腔、在其下面开有水平模腔上半部的上模和在上面开有水平模腔下半部并与上模的水平模腔相配合的下模、以及挤压杆，其特征是由上下模配合构成的水平模腔的横截面的形状是由里往外逐渐缩小的正方形截面，其挤压比在25-1.21之间。另外在挤压杆下端安装有石墨压头，在上模的上面装有退杆弹簧。

本发明优点及积极效果：

1.本发明由于是采用了横截面积逐渐缩小、平缓过渡的水平模腔，可使镁合金在大剪切变形后又受到较大的逆向挤压力，迫使金属晶粒细化，提高力学性能。

2.在模腔拐角处设计了圆弧形平缓过渡且同时由于模腔截面缩小挤压阻力增大，有利于克服金属表面裂纹的形成。

3.在挤压杆固定块与上模之间安装了退杆弹簧，可方便退模。

4.在挤压杆下端安装有石墨压头，可减少镁合金材料粘裹在其表面上，免去了清理压头的工作，防止反挤压出现飞边现象。

附图说明：

图1为本发明结构简图，也是图2中C-C剖视图。

图2为图1中B-B视图。

图3为图1中A部放大图。

图4为图3中M-M剖视图。

图5为图3中N向视图。

图中：1、模具定位座，2、下模，3、上模，4、退杆弹簧，5、挤压杆固定板，6、挤压杆垫块，7、紧固螺栓，8、挤压杆，9、紧固螺栓，10、定位销，11、压头，12、垂直模腔，13、水平模腔

具体实施方式

如图1所示，本发明结构是上模3、下模2用定位销10和紧固螺栓9连接在一起，放置在模具定位座1上，下端装有石墨压头11的挤压杆8安放在垂直模腔12内，在挤压杆8的上端安装有挤压杆固定板5和挤压杆垫块6，在挤压杆固定板5与上模3之间安装有退杆弹簧4，垂直模腔12与水平模腔13均为正方形截面，垂直模腔12与水平模腔13转角处为90°的拐角，内转角r与外转角R均为圆滑过渡，水平模腔截面尺寸逐渐缩小为成品横截面的尺寸，其挤压比为4。将镁合金坯料装入垂直模腔12内，再装入挤压杆8，从上往下施压迫使坯料在模腔内受挤压变形，达到细化晶粒提高其力学性能的目的。