[发明专利]一种镁合金高性能杯形件的差速挤压成形模具

说明书

一种镁合金高性能杯形件的差速挤压成形模具，它涉及金属塑性加工工艺及成形技术领域；采用组合式凹模，包括“T”形上凹模和“U”形下凹模。“T”形上凹模内部为圆柱体型腔，“T”形上凹模安装在“U”形下凹模上，形成的回转体型腔的截面为“山”字形。“山”字形挤压腔的底部采用错位的“阶梯”式差速挤压台阶。采用“山”字形挤压腔及腔底错位的“阶梯”式差速挤压台阶来挤压镁合金杯形件，极大地提高镁合金材料成形能力，获得高致密结构，获得极大的塑性变形量，晶粒细化效果显著，对消除杯形件筒壁的晶粒双模态分布效果明显，缩短了高性能镁合金杯形件制作流程。

技术领域

本发明涉及金属塑性加工工艺及成形技术领域，具体涉及一种用于镁合金材料挤压成形与改性的差速挤压成形模具。

背景技术

杯形构件是航空航天、国防军工、交通运输等领域最具代表性的结构形式之一，是反向挤压技术的典型制件。对于杯形件制造，大都采用反挤压成形技术，反向挤压技术是一种先进的少切削加工工艺，不仅提高了锻件的形状和尺寸精度、节约了金属材料，而且因金属纤维流线呈仿形性而提高了该类零件的机械性能，具有“高效、优质、低能耗”的特点，在技术和经济上有很高的使用价值，已成为国内外争相研究的热点。

镁合金杯形件采用传统反挤压成形的方法，需要多道次镦粗拔长制坯达到理想的细晶强化效果，生产效率低且成形构件各向异性明显，其周向和轴向的抗拉强度相差较大。因此，研究开发高强韧镁合金杯状件新型成形方法具有切实重要的意义。

已公开的中国专利号为ZL201410820158.3专利名称为“镁合金杯形构件的环形通道转角挤压成形模具及方法”是一种制备杯状构件的新型成形方法，属于大塑性变形范畴，相比于传统反挤压方法具有很大的技术优势，成形件的平均等效塑性应变可达传统反挤压的2倍以上，其成形力小，变形量大，成形件的等效塑性应变分布更加均匀，对于杯形构件晶粒细化和力学性能的提升具有一定的作用和效果。

但研究发现，通过专利“镁合金杯形构件的环形通道转角挤压成形模具及方法”成形的杯形件，筒壁在垂直于金属流动方向的面上，晶粒呈典型双模态晶粒分布。双模态晶粒分布是指金属在挤压腔内锥形凸台的作用下被压扁拉长，部分原始粗大晶粒得到显著细化，部分粗大的晶粒呈长条状分布。这与等通道转角挤压(ECAP)后晶粒分布形态极为相似。晶粒的双模态分布现象致使杯形件筒壁试样轴向拉伸断裂机制为细晶带的韧性断裂伴随粗晶带的脆性解理断裂相结合的混合断裂机制，在一定程度上降低杯状件的塑性及力学性能。显然，筒壁晶粒双模态分布制约着高强韧杯形件研发与生产实践。就此看来，专利“镁合金杯形构件的环形通道转角挤压成形模具及方法”存在一定的技术局限性。

发明内容

本发明的目的提供一种镁合金高性能杯形件的差速挤压成形模具，该模具能够来获得更大的平均等效应变，提高晶粒细化效果，大幅度减小环形通道转角挤压成形的杯形件的筒壁呈双模态晶粒分布，降低筒壁混合拉伸断裂机制的发生率。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：一种镁合金高性能杯形件的差速挤压成形模具，包括与压力机的上部结构连接的上模具组件、与压力机下部结构连接的下模具组件以及组合式凹模；

所述的上模具组件包括与压力机的上工作台连接的上模板、与上模板相接的上模座套以及上模座套内置的冲头；所述的上模板用紧固螺栓装配在压力机上工作台上，所述冲头的上端放置在上模座套的内部中心线上，冲头上端由圆柱销定位，四周通过内六角螺栓把上模座套与上模板固定，使冲头牢牢紧固于上模座套中；

所述的组合式凹模包括，“T”形上凹模和“U”形下凹模，所述的“T”形上凹模内部为圆柱形型腔，与冲头间隙配合，“T”形上凹模上端设有环形锥面，与下模座套型腔上端锥面限位配合；所述的“U”形下凹模内部为回转体型腔；“T”形上凹模安装在“U”形下凹模的回转体型腔内，回转体型腔和圆柱形型腔共同组成的截面形状为“山”字形挤压腔；