[发明专利]一种半自动等径角挤压实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半自动等径角挤压实验装置，尤其是一种适合于钛合金挤压的装置，属于材料热加工挤压技术领域。

背景技术

钛合金自20 世纪50 年代问世以来，受到材料界广泛重视，在航天航空、军事、海洋、船舶、生物医学、化工和能源等领域显示出巨大的应用前景。在钛合金家族中，Ti5553合金具有对偏析不太敏感，强度优异和断裂韧性较高等优点，特别适合制造必须承受巨大应力的零部件，例如起落架和发动机零部件等，在航空航天工业中日益受到青睐。

Ti5553合金本身质地较软，冲蚀磨损性能较差，是引起零件破坏或设备失效的一个重要原因。据有关资料统计：在航天航空发动机等零部件中，先进发动机压气机叶片全部采用钛合金，在使用过程中，空气中尘埃和沙粒等在高速气流作用下将对前级叶片造成严重冲蚀，其寿命可降低至正常寿命的1/10；在船用机械中，螺旋桨、阀及管道等大量使用钛合金，材料的冲蚀磨损是导致水轮机、水泵等过流部件的过早磨损、效率下降和寿命缩短等的主要原因，给国民经济造成巨大的损失。这些缺点严重制约了Ti5553合金的进一步应用。

由Segal提出的等径角挤压法（ECAE）可以解决上述问题。ECAE以纯剪切的方式实现金属材料的大塑性变形，利用挤压过程中的加工硬化、动态回复和动态再结晶来控制被挤压材料的微观组织演变，达到细化晶粒、提高材料综合力学性能的目的。

ECAE挤压道次、挤压路线和挤压温度都会直接影响被挤压的Ti5553合金的综合性能，故一套合适的等径角挤压实验装置，对于开展Ti5553合金的ECAE工作是十分必要的。目前，国内外发展了不少ECAE实验装置或ECAE模具，但现有的装置或模具存在以下缺点：（1）顶杆的刚度和抗失稳能力较低，容易造成挤压失败。（2）顶杆装入模具仍需花费一定的时间，导致试样温度下降。（3）试样脱模较为困难，取出试样需要拆卸实验装置或模具，或通过敲击试样，容易造成试样变形，不利于实验研究。

综上可知，现有的ECAE实验装置或模具不能高效地用于对Ti5553合金挤压的实验研究，目前是一个急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种半自动等径角挤压实验装置。

本发明要解决的是现有的ECAE模具不能高效地用于对Ti5553合金进行挤压试验的不足。

一种半自动等径角挤压实验装置，包括顶杆、下模、上模、试样围挡装置、试样顶出螺钉、导向柱、试样出口通道、试样挡板、挡板螺柱、螺柱连接杆、螺母、顶杆导向槽、等径角通道、挡板槽、小斜面、大斜面、光孔、螺纹孔和H型上部，所述下模、上模通过多个螺母及螺丝的配合相互固定在一起，顶杆安装在下模、上模配合处的上部空隙处，下模、上模两侧通过光孔均设有试样围挡装置、试样顶出螺钉，下模、上模前侧设有试样出口通道；试样围挡装置由试样挡板、挡板螺柱、螺柱连接杆构成，顶杆由导向柱、大斜面、H型上部构成。

所述下模由顶杆导向槽、等径角通道、试样出口通道组成；上模由顶杆导向槽、试样出口通道组成；二套试样围挡装置初始时分别位于下模、上模的挡板槽内，当准备装入试样时，推动试样围挡装置至等径角通道的外侧，则二套试样围挡装置与等径角通道形成四周封闭的井字形通道，便于试样的装入，顶杆下移时，顶杆的大斜面与试样围挡装置的小斜面相接触，推动试样围挡装置向外运动，使其自动返回挡板槽。

所述试样挡板与二个挡板螺柱通过螺纹连接，一个螺柱连接杆与二个挡板螺柱通过螺纹连接；下模和上模内的挡板螺柱分别穿过下模和上模外侧的光孔。

所述挡板槽位于下模和上模的顶杆导向槽侧面。

所述下模和上模外侧分别开有二个光孔。

所述下模和上模外侧分别开有三个螺纹孔，试样顶出螺钉安装在螺纹孔中。

本发明的优点是：1、采用顶杆由于下部的导向柱已经插入下模、上模内，故可以准确、快速地将顶杆的H型上部引导至下模、上模内，节省了传统实验装置放置挤压顶杆的时间；顶杆的斜面可以自动地将试样围挡装置推回挡板槽内；

2、试样围挡装置与等径角通道形成了四周封闭的井字形通道，极大地降低了试样装入的难度（因为等径角通道只有两个壁面，另两个壁面不封闭，无法限制试样垂直于等径角通道方向的运动，极易造成装入试样时试样掉入旁边的顶杆导向槽内，造成挤压失败），可以避免试样温度下降过快；

3、试样挡板的斜面与顶杆的斜面配合，使得挤压时试样围挡装置自动返回挡板槽内，无需手工操作，亦可避免试样温度下降过快；

4、试样顶出螺钉工作平稳，使得试样脱模冲击小，保护小型的实验试样；