[发明专利]制备高性能、超细晶轻合金管材的模具及成型方法

权利要求书

1.一种制备高性能、超细晶轻合金管材的模具，它包括挤压杆（1）、凹模和弹性顶件机构（7），其特征在于，所述凹模由内凹模（2）和外凹模（3）组成，在内凹模（2）中部设有一个用于容置待加工坯料的竖向通孔（21），在外凹模（3）中部设有一个形状和尺寸与所要制备的轻合金管材外形和外径一致的型腔，所述内凹模（2）的上端固定安装在压力机的外横梁上，并与外凹模（3）上端之间具有间隙；内凹模（2）下端置于外凹模（3）的型腔内并与外凹模（3）同轴心，内凹模（2）下端的外端面与所要制备的轻合金管材外形和内径一致，内凹模下端的外端面和外凹模的型腔之间形成一个管材成型腔（4），所述管材成型腔（4）由上定径区（41）和下变径剪切区（42）组成，且管材成型腔（4）与竖向通孔（21）相联通，所述上定径区与下变径剪切区之间的夹角为130°-150°；所述挤压杆（1）一端固定安装在压力机的内横梁上，另一端置于内凹模（2）的竖向通孔（21）内，启动压力机后，压力机的内横梁能够带动挤压杆（1）在竖向通孔内下行，实现对坯料的反挤压，压力机的外横梁能够带动内凹模（2）上下滑动并在成形位置定位；所述弹性顶件机构（7）一端置于外凹模内并与管材成型腔相抵，另一端固定在外凹模下方的膜座上，所述弹性顶件机构具有弹性，当挤压杆下行对坯料挤压时，弹性顶升机构被挤压后压缩变形，当挤压杆回程时弹性顶件机构回复初始状态的过程中，向上顶升，将成型后的轻合金管材从管材成型腔内顶出；所述弹性顶件机构（7）包括一顶件块（71），在顶件块（71）的下方固定安装有多个顶杆（72），在顶杆的下端固定有一弹性元件（73），所述弹性元件置于外凹模（3）下，由橡胶制成，抗压强度为160~100Mpa；所述顶件块（72）为一个直径与外凹模（3）的型腔底部直径相等或小于型腔底部直径的圆盘，所述顶杆（72）呈竖向设置，所述顶件块（71）和顶杆（72）在受到挤压杆所施加的挤压力后，顶杆（72）下端被挤压到外凹模（3）外，并将该挤压力传递到弹性元件（73）上，从而使得弹性元件（73）被压缩变形，当挤压杆（1）完成挤压并回程时，弹性元件（73）不再受到外部挤压，向上反弹，并带动顶杆和顶件块上移，将成型后的轻合金管材从管材成型腔内顶出；在外凹模一侧还设有一个用于向管材成型腔（4）内导入CO₂的CO₂保护气装置（10），所述CO₂保护气装置（10）包括至少一个CO₂气罐（101）和一根输气管（102），所述输气管（102）一端与管材成型腔（4）相联通，另一端与CO₂气罐（101）相联通，在输气管（102）上设有一个压力表（103）和调向阀（104）；在外凹模（3）内、靠近外凹模的型腔处还设有一用于对外凹模（3）和坯料（8）进行加热的加热装置（5）；所述加热装置（5）为一个能够与外部电源电连接的加热线圈（51），在外凹模（3）中部设有一环形凹槽（31），所述加热线圈（51）置于环形凹槽（31）内。

2.根据权利要求1所述的制备高性能、超细晶轻合金管材的模具，其特征在于，所述加热装置还包括一能够与外部电源电连接的加热棒（52），通过接通电源，加热棒（52）即可对外凹模加热，从而使得热量通过内凹模传递到坯料上，对坯料进行加热。

3.根据权利要求1或2所述的制备高性能、超细晶轻合金管材的模具，其特征在于，在外凹模内还设有一个用于实时监测并记录外凹模温度的温度传感器（6），在外凹模一侧还设有一个与加热线圈（51）和加热棒（52）通过电线电连接的温度控制装置（9），所述温度控制装置（9）与温度传感器（6）通过有线或无线方式连接，在温度控制装置（9）上设有一个与外部电源相接通的电源头。