[发明专利]用于在单向液压机上实现往复挤压工艺的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种实现塑性成形的装置，更具体地说是涉及一种用于在单向液压机实现往复挤压工艺的装置，通过往复挤压工艺制备超细晶材料。

背景技术

针对传统材料存在的缺点，从材料内部组织、结构和材料性能的关系入手，研究传统材料的改造和创新材料的开发应用已愈来愈重要。提高材料的性能大多集中在晶粒的细化，合金材料在获得超细组织后，其物理、力学性能往往得到显著提高。

大塑性变形技术简称SPD，具有显著的细化晶粒能力，可以将材料的晶粒组织细化到亚微米甚至纳米级，被国际材料学界公认是制备块体纳米和超细晶材料的最有前途的方法。往复挤压技术简称CEC，是大塑性变形技术SPD其中的一种。往复挤压的基本原理是：模具由两个同轴的相同尺寸的模腔和一个紧缩区组成，每个型腔配备一个冲头。在挤压过程中，试样在冲头的作用下，到达紧缩区，此时试样将受到正挤压变形，挤压后的试样在另一个模腔的冲头作用下发生镦粗变形。然后，另一边冲头将试样按上述过程反向压回完成一个挤压循环。重复以上过程直至获得所要的应变为止，然后移去一侧冲头就可以将试样挤出成型。材料经过往复来回的挤压和压缩受到很大的应变，从而得到细小、等轴的细晶组织。

现有技术中的往复挤压工艺，上下凸模各对应一个液压推力系统，一般需要在双向液压机上才能实现，对设备要求较高。除此，也有人提出过单向液压机上实现往复挤压工艺的装置，但是由于坯料接触下顶头时是“硬着陆”，即下凸模位置固定不动，不随着坯料向下运行，坯料接触下凸模后，下挤压筒内坯料的轴向长度不再发生变化，易导致坯料在挤压筒失稳发生宏观折叠，造成往复挤压工艺无法进行下去。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种可在单向液压机实现往复挤压工艺的装置，以便仅在单向液压机上即可实现往复挤压工艺。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明用于在单向液压机上实现往复挤压工艺的装置，其结构特点是：

一对半环形筒体相对固定构成环形挤压筒，所述环形挤压筒具有轴向贯通的中空圆柱腔；在所述中空圆柱腔的顶部和底部分别设置可在中空柱腔内轴向滑动的上凸模和下凸模，所述上凸模是由上冲头和叠压在上冲头的底部的上垫块构成，所述下凸模是由下顶头和叠压在下顶头的顶部的下垫块构成，圆柱坯料置于所述环形挤压筒的中空柱腔中；

两瓣相对设置的模芯镶块卡嵌在所述环形挤压筒的内筒壁凹槽中并凸出于所述环形挤压 筒的内筒壁构成环形缩颈，在所述环形挤压筒的外周固套有预紧圈，凹模压板通过螺钉固定连接在预紧圈的顶部并抵压在所述环形挤压筒的顶面，由所述环形挤压筒、凹模压板、预紧圈和模芯镶块组成的凹模是以预紧圈的底面放置在凹模固定板的顶面下凹平台中形成正放状态，或是以凹模压板的顶面放置在凹模固定板的顶面下凹平台中形成倒置状态；所述凹模固定板固定设置在底座上，在所述底座的中空腔中呈竖直放置氮气弹簧，以所述氮气弹簧对于所述下凸模形成顶撑，单向液压机作用于上冲头。

本发明用于在单向液压机上实现往复挤压工艺的装置的结构特点也在于：

所述氮气弹簧通过下凸模给圆柱坯料施加背压力，最大背压力不小于圆柱坯料充满环形挤压筒的环形腔所需的最大压力，在单向液压机回程时，所述背压力可以顶起凹模。

更换不同的模芯镶块用于组成不同内径尺寸的环形缩颈镶嵌在环形挤压筒的内筒壁凹槽中。

在所述凹模压板与预紧圈之间存在有间隙。

上垫块和下垫块为等直径圆柱体，上冲头和下顶头的头端也为等直径圆柱体，并且所述上冲头和下顶头的头端圆柱体的直径不大于上垫块和下垫块的圆柱体的外径。

所述下顶头的尾端为圆柱体，下顶头尾端圆柱体的直径与凹模固定板的圆柱形空腔的直径尺寸配合。

所述环形挤压筒是以其顶端圆柱体与凹模压板底面上的圆形凹槽相配合，所述环形挤压筒的顶端圆柱体以下部分为圆台体，并且是以所述顶端圆柱体的底面为圆台体的上台面，圆台体的上台面直径大于圆台体的下台面直径。

模芯镶块在与环形挤压筒的内筒壁凹槽相接触上下端面是具有锥度的斜面。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、相比已有技术中往复挤压工艺需要在双向液压机上才实现，本发明直接利用单向液压机完成双向挤压工艺，大大降低了对设备的要求，由于我国普遍使用单向液压机，本发明极大地有利于往复挤压工艺的推广；