[发明专利]一种管材挤压成形模具及其成形方法

说明书

一种管材挤压成形模具及其成形方法，包括冲模、型模和芯模组成，冲模与型模为一环件，芯模为一圆柱形的柱体，型模与芯模之间为成形型腔，成形型腔分为挤入段、挤压段和挤出段；挤入段、挤压段及挤出段为一环形空心通道，挤压段内壁与芯模外壁上各有一个圆弧凹槽，芯模外壁上凹槽位置高于挤压段内壁凹槽，挤入段下端与挤出段上端连接圆弧凹槽，管壁材料在模具型腔的挤压段处，能够受到两侧不同时的镦粗和挤压变形，由于变形部位的存在一个时序落差，致使两个变形部位之间的材料还受到一个剪切变形，有利于材料组织的改善和材料性能的提高，具有变形效果好，速度快，效率高的优点，该发明具有成形方法简单，操作简便等优点，有利于提高材料的生产效率。

技术领域

本发明属于金属材料挤压技术领域，具体涉及一种管材挤压成形模具及其成形方法。

背景技术

管材是工业生产中广泛使用的重要原料。管材的塑性加工技术由于具有低能耗、省材料、高效率等优点，成为管材加工的主要手段。基于传统的管材成形方法，剧烈塑性变形衍生出一系列的新型管材成形方式，例如，Tubular channel angular pressing，Tubechannel pressing和High-pressure tube twisting等（Sci China Tech Sci, 2012, 55:1−6），此外，在传统的管材挤压变形的基础上，为提高管材的成形效率，申请公布号为CN104307908A和CN102430609A的申请专利也提出增加其他扭转变形方式实现材料的大塑性变，由于扭转变形的加入致使管材成形的工艺复杂，操作不易控制。

通过大塑性变形实现管材的成形是当今管材塑性加工的一个研究方向，采用镦挤相结合复合成形方式可有效地提高管材的成形效率。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种管材挤压成形模具及其成形方法，可实现管材镦挤相结合的复合成形及附加剪切变形方式，有利于材料的组织的改善和成形的效率的提高。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种管材挤压成形模具，包括冲模、型模和芯模组成，冲模与型模为一环件，芯模为一圆柱形的柱体，型模与芯模之间为成形型腔，成形型腔分为挤入段、挤压段和挤出段；挤入段、挤压段及挤出段为一环形空心通道，型模内壁与芯模外壁上各有一个圆弧凹槽，芯模外壁上凹槽位置高于型模内壁凹槽，在模具型腔的挤压段处，管壁材料能够受到内壁和外壁不同时的镦粗变形，由于内外管壁的变形部位存在一个前后落差，致使两个变形部位之间的材料还受到一个剪切变形，挤入段下端与挤出段上端连接圆弧凹槽。

所述的圆弧凹槽的圆弧，长轴为a，短轴为b椭圆的一段，两圆弧所在的椭圆的中心点距离为L，其中0.5≤b/a<1。

所述的冲模的环件横截面的内径为D，外径为D1，长度为12L～15L，型模的环件横截面的外径为D2，挤入段的环形通道横截面的内径为D，外径为D1，挤入段的长度为10L，挤出段的环形通道横截面的内径为D3，外径为D4，挤出段的长度为3L，其中0.5（D4-D3）<a，D3<D<D4<D1。

所述的芯模的长度与型模的长度相同。

一种管材挤压成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，准备：清洁管材挤压成形模具的冲模、型模和芯模，在第一预成形管材内外表面、冲模的内外表面、型模的内表面和芯模的外表面上涂抹挤压润滑剂；

步骤二，装配：将管材挤压成形模具的型模套在芯模上，使型模的中心轴和芯模的中心轴同轴，使型模的中心轴和芯模的底面处于同一平面，将第一预成形管材放置于管材挤压成形模具的型模和芯模组成的成形型腔的挤入段中，第一预成形管材的下端面与挤压段的上端面相接触，第一预成形管材的上端面为挤压端面，将冲模放入管材挤压成形模具的成形型腔的挤入段中，冲模的一端连接到挤压装置的装夹固定端，另一端为挤压工作端，与第一预成形管材的挤压端面相接触；