[发明专利]通过非晶态合金多向挤压对线材进行包覆的装置及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及多向挤压对线材进行持续包覆的装置及工艺，属于非晶态金属包覆成形技术领域。

背景技术

金属玻璃又称非晶态合金，由于其独特的无序微观结构，使其既有金属和玻璃的优点，又克服了它们各自的弊端。玻璃易碎，没有延展性；但金属玻璃的强度高于钢，硬度超过高硬工具钢，且具有一定的韧性和刚性，所以，人们称金属玻璃为“敲不碎、砸不烂”的“玻璃之王”。非晶态合金具有高强度、高硬度、良好的耐磨性和耐蚀性等较好的力学、物理和化学性能，从而决定其应用的领域非常广泛，具有广阔的应用前景。

锆基非晶对于极限冷却速度的要求较低，可以在低于100K/s以下的冷却速度下得到完全的非晶态组织，因而针对锆基非晶的零件有多种成形工艺。专利CN 102877010A“一种锆基块体非晶合金铸件的铸造成形方式”公开了一种锆基块体非晶合金铸件的铸造成形方法，其铸件的化学成分的at％是：Zr 35-45、Ti 11-16、Cu 10-15、Ni 8-12、Be 16-25，熔炼前对上述原材料用超声波在酒精介质中进行净化处理，再将每一种平均分成两份，按其各自的密度，由下到上两次重复布料装入坩埚中，布料时要避免原料铜和铜坩埚相接触，以防止原料铜熔化时与铜坩埚发生粘结；然后合炉进行抽真空，充入0.05MPa的氩气保护，开始加热熔炼，在60KW、80KW、120KW各保持5分钟后将功率加至140KW使合金熔体的温度达到800℃以上。专利CN101164722“一种非晶合金工件的制备加工净成形一体化方法”公开一种非晶合金工件的制备加工净成形一体化方法。本发明方法是把合金母料加热熔化后注入可溃型模具中，待熔融合金冷却后形成非晶态合金，模具溃型后对试件进行简单的清理即可获得所需工件。利用可溃型模具通过铸造的方法制备出任何复杂形状的临界厚度在一定范围内的非晶合金工件，实现了复杂非晶合金工件的制备、加工，净成形一体化技术。专利CN 1199747C“一种非晶合金精密零部件超塑性模锻成形装置及方法”公开了一种用于大块非晶合金精密零部件超塑性模锻成形的装置及采用这种装置制备大块非晶合金精密零件的工艺。可以成形外廓直径尺寸0.1～100mm、厚度尺寸0.1～50mm的各种复杂形状零部件，如齿轮类、实心或实心台阶轴(锥度轴)类以及等轴类扁薄零件等。所发明的装置由真空炉、可更换压头和模具三部分组成。专利CN 100473472C“金属玻璃的成形方法”公开了一种金属玻璃的成形方法。该方法在保持金属玻璃的非晶质的同时成形不产生表面缺陷的成形品，即便是薄壁或厚度不等的成形品或复杂形状的成形品也可简单地成形。

非晶态合金具有高强度、高硬度和优良的耐磨及耐腐蚀性，而且表面光亮、美观，但是非晶态合金的价格较高。黄铜、钢、热固性塑料等材料的价格要比非晶态合金低很多，但是他们的某些物理和化学性能与非晶态合金相比，要差很多。由于非晶态合金在300～450℃即可玻璃化，并具有极好的塑性，因而可以将非晶态合金包覆在其他材料的表面，综合利用这些材料各自的优势，制造低成本、高强度、高硬度、耐磨损和耐腐蚀的零件。通过将非晶态合金包覆在相应零件外表面，改善零件表面质量、耐磨性、耐腐蚀性，提高零件的使用寿命，也可将包覆非晶态合金的零件用于其他零件无法承受的腐蚀环境。

用非晶态合金对线材或棒材进行包覆时，如果用单向挤压工艺对线材或棒材进行包覆，必须在挤压凹模内设计分流室、焊合室和成形室等部分，模具的结构复杂，加工成本高，而且需要的挤压力较大，模具的寿命较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过非晶态合金多向挤压对线材进行包覆的装置及工艺，将非晶态合金包覆在线材的表面，改善线材的表面质量，使其具有优良的耐腐蚀和耐磨损性能，扩大线材的应用领域，延长线材的使用寿命。

本发明采取的技术方案为：

通过非晶态合金多向挤压对线材进行包覆的装置，包括线材供应装置、线材牵引及收取装置、非晶态合金坯料操作系统、挤压凹模、挤压凸模、工作台，挤压凹模分为挤压凹模上拼块和挤压凹模下拼块，挤压凹模上拼块和挤压凹模下拼块上分别设有线材通道槽、挤压凸模配合槽、坯料槽、焊合室槽和成形室槽，两者拼合时能形成线材通道、挤压凸模通道、坯料室、焊合室和成形室，其中线材通道、挤压凸模通道方向垂直，坯料室、挤压凸模通道在一条线上，焊合室、成形室与线材通道在一条线上，在线材通道的两侧各设有一个坯料室和一个挤压凸模通道，挤压凹模上拼块和挤压凹模下拼块紧固在一起，所述的挤压凹模中设有电热元件、温度测量装置，两者均与温度控制器相连接。