[发明专利]一种等通道剪切挤压模具及成形方法

权利要求书

1.一种等通道剪切挤压模具，其特征在于：外部为长方体结构，内部为型腔，型腔的腔壁四个面有两个相对的面是平行的平面，另外两个相对的面是曲面，该型腔分为入口段、剪切变形一段、剪切变形一恢复段、剪切变形二段、剪切变形二恢复段和出口段；其中：

所述入口段型腔为长方体结构，其横截面为正方形截面，正方形截面的形状和尺寸与坯料横截面的形状和尺寸相同，正方形截面的边长为a；入口段高度为4c，且0.8a≤c≤2a；

剪切变形一段型腔为正方形截面向平行四边形截面光滑过渡阶段，剪切变形一段和剪切变形一恢复段交界处的横截面为第一平行四边形，第一平行四边形的倾斜角为α，30°≤α≤60°，剪切变形一段的高度为c；

剪切变形一恢复段型腔为第一平行四边形截面向正方形截面光滑过渡阶段，正方形截面的形状和尺寸与入口段型腔横截面的形状和尺寸相同，剪切变形一恢复段型腔的高度为c；

剪切变形二段型腔为正方形截面向平行四边形截面光滑过渡阶段， 剪切变形二段和剪切变形二恢复段交界处的横截面为第二平行四边形，第二平行四边形的倾斜角为β，β=180°－α，第一平行四边形水平反转可得到第二平行四边形，剪切变形二段型腔的高度为c；

剪切变形二恢复段型腔为平行四边形截面向正方形截面光滑过渡阶段，剪切变形二恢复段型腔的高度为c；

出口段型腔为长方体结构，其横截面为正方形截面，正方形截面的形状和尺寸与入口段型腔横截面的形状和尺寸相同，正方形截面的边长为a，出口段的高度为c。

2.根据权利要求1所述的等通道剪切挤压模具，其特征在于：所述剪切变形一段型腔的任意横截面均为平行四边形，且从上到下平行四边形的倾斜角从直角逐渐过渡为α角，剪切变形一恢复段型腔的任意横截面均为平行四边形，且从上到下平行四边形的倾斜角从α角逐渐过渡为直角；

所述剪切变形二段型腔的任意横截面均为平行四边形，且从上到下平行四边形的倾斜角从直角逐渐过渡为β角，剪切变形二恢复段型腔的任意横截面均为平行四边形，且从上到下平行四边形的倾斜角从β角逐渐过渡为直角。

3.根据权利要求1所述的等通道剪切挤压模具，其特征在于：所述剪切变形一段型腔的上端面为正方形，下端面为第一平行四边形，所述剪切变形一恢复段型腔的下端面为正方形，且该正方形与入口段的正方形截面在竖直方向完全重合；

所述剪切变形二段型腔的上端面为正方形，下端面为第二平行四边形，所述剪切变形二恢复段型腔的下端面为正方形，且该正方形与入口段的正方形截面在竖直方向完全重合。

4.一种利用权利要求1~3任一项所述的等通道剪切挤压模具成形坯料的方法，包括以下步骤：

步骤一，准备：对预处理坯料进行退火处理，并清洁坯料外表面和剪切挤压模具的型腔内壁，并在坯料外表面和剪切挤压模具的型腔内壁上涂抹挤压润滑剂；

步骤二，预挤压：将等通道剪切挤压模具固定装配在挤压液压机上，将挤压冲头连接固定到液压机的上活动横梁，将坯料放置于剪切挤压模具型腔的入口段中，开动液压机，上活动横梁下降，下降速度为10~20mm/s，当挤压冲头的挤压端面与所成形坯料的端面相接触后，液压机停止工作；

步骤三，成形挤压：开动液压机，上活动横梁继续下降，冲头以1~10mm/s的挤压速度挤压坯料，挤压冲头的挤压端面抵达入口段的下端面时，冲头以10~20mm/s的上升速度提升挤压冲头；方形坯料的截面在剪切挤压模具型腔内由正方形变为平行四边形，再恢复变成正方形，再变成平行四边形，最后恢复变成正方形，完成第一挤压坯料的剪切挤压变形；

步骤四，挤出成形：将第二预处理坯料放置于剪切挤压模具型腔的入口段中，开动液压机，上活动横梁下降，下降速度为10~20mm/s，当挤压冲头的挤压端面与所成形坯料的端面相接触后，液压机停止工作；再次开动液压机，上活动横梁继续下降，冲头以1~10mm/s的挤压速度挤压坯料，当挤压冲头的挤压端面抵达入口段的下端面时，冲头以10~20mm/s的上升速度提升冲头，第二预处理坯料会将第一预处理坯料挤出剪切挤压模具型腔；

步骤五，后续挤压：重复步骤三和步骤四完成第二、第三……预处理坯料的剪切挤压变形。