[发明专利]适用于单向四柱液压机的金属材料模动式往复挤压装置

说明书

本发明是一种适用于单向四柱液压机的金属材料模动式往复挤压装置，该装置包括上下顶杆、预应力框架结构、往复挤压液压缸、挤压外模套、挤压内模套、上下垫料、加热系统、液压控制系统等部分，该装置利用现有的四柱液压机的主压力将模动式往复挤压装置上下锁紧，再利用4个液压缸实现模动式往复挤压装置往复运动，结构简单，成本大大降低，且往复挤压速度连续可调，可满足不同材料对于塑性变形速度的不同要求，适用金属材料范围更广；在往复挤压挤压坯料(13)受到三向压应力作用，多次往复挤压，使挤压坯料(13)积累较大变形量，显著改善金属变形过程中的裂纹、空隙等组织缺陷，同时通过往复挤压能够有效细化金属晶粒。

技术领域

本发明是一种适用于单向四柱液压机的金属材料模动式往复挤压装置(以下简称往复挤压装置)，属于金属材料塑性变形领域。

背景技术

大应变量是各种塑性变形技术共同的发展方向。比如传统轧制发展为累积轧制(ARB)、锻造发展为多次(向)锻造(MF)，常规挤压发展为大比率挤压(HRE)，继续演变为等通道转角挤压(ECAEor ECAP)、往复挤压(RE or CEC)，扭转变形发展为高压扭转(HPT)等。大应变量的塑性变形技术被称为大塑性变形技术(SPD)。大塑性变形技术，具有强烈的晶粒细化能力，可以直接将材料的内部组织细化到亚微米乃至纳米级被国际材料学界公认为制备块体纳米的最有前途的方法。往复挤压技术作为大塑性变形技术的代表之一，具有许多的优点：1、应变量大，晶粒细化能力强：2、挤压与压缩同时进行，可以使金属和合金获得任意大的应变而没有破裂的危险；3、连续变形，无需改变试样的原始形状；4、材料在变形过程中基本处于压应力状态，有利于消除材料初始组织的各种缺陷；5、加工温度范围广。但目前往复挤压技术并未实现真正的工程化应用，主要因为存在以下瓶颈：1、随着挤压坯料规格增加，对设备能力要求较高，随之成本较大；2、现有市场缺少合适的双向挤压设备实现往复挤压工艺，多数情况下需要特制设备；3、先有部分研究利用挤压模具上下旋转实现往复挤压工艺，一方面效率较低，另一方面在挤压过程中坯料仅受单向压应力，对于改善材料内部缺陷作用较弱。4、高温往复挤压对于挤压模具的要求较高，模具损耗较大。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种适用于单向四柱液压机的金属材料模动式往复挤压装置，其目的是利用常规的四柱液压机作为设备载体，实现往复挤压从而达到金属晶粒细化的目的，并克服目前往复挤压技术的瓶颈问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种适用于单向四柱液压机的金属材料模动式往复挤压装置，其特征在于：该装置包括一个挤压外模套6，挤压外模套6的周边设置有对称承力臂25，对称承力臂25的两端均位于往复挤压装置的上、下往复挤压液压缸4的活塞杆之间，挤压外模套6的周边还设置有与对称承力臂25垂直的对称导向臂24套装于往复挤压装置的对称导向柱21上，对称导向柱21通过对称导向柱锁紧螺母20与往复挤压装置的预应力框架锁紧；

沿挤压外模套6的中轴线加工有通孔，在通孔内固定设置一个中间变形模套14，沿中间变形模套14的中轴线加工一个截面变化的双向开口腔体作为模腔，将挤压坯料13充填到该模腔内，并利用液压机的上顶杆1和下顶杆19分别通过上垫料12、下垫料16封堵该模腔的上、下开口；

当液压机的往复挤压液压缸4带动挤压外模套6并由挤压外模套6带动中间变形模套14上、下运动时，挤压坯料13随中间变形模套14的模腔的上、下运动在模腔内发生变形。

进一步，液压机的上顶杆1和下顶杆19分别通过上垫料12

下垫料16封堵该模腔的上、下开口。

进一步，在中间变形模套14的上方设置上挤压内模套11，并由安装在挤压外模套6通孔上端的上挤压腔封盖10固定；在中间变形模套14的下方设置下挤压内模套17，并由安装在挤压外模套6通孔下端的下挤压腔封盖18固定。