[发明专利]用于制备大口径镁合金管材的快换式成型模具

说明书

本发明公开了一种用于制备大口径镁合金管材的快换式成型模具，包括带有内孔的底座，底座上方设置有与内孔正对的料筒，料筒中部设置有用于存放坯料的挤压腔，挤压腔上设置有用于对坯料挤压且沿挤压腔上下移动的挤压杆，料筒内设置有用于对坯料加热的加热装置，料筒的底部可拆卸连接有位于内孔孔口处的凹模；挤压针包括从上至下依次螺纹连接的导流杆、成型件以及引导杆，其中，成型件外侧面与凹模内壁之间形成具有对坯料连续挤压剪切且扩管整形的挤压通道，底座一侧设置有用于对成型后的坯料降温的冷却装置，在挤压杆挤压坯料时，使得坯料经过挤压通道完成镁合金动态结晶后再经冷却装置快速冷却形成镁合金管材。

技术领域

本发明涉及薄壁管材成形的技术领域，具体涉及用于制备大口径镁合金管材的快换式成型模具。

背景技术

在工业生产中，大塑性变形技术（SPD）被广泛应用于制备各种型材。传统轻合金塑性变形工艺包含铸锭制备、铸锭处理、坯料加热、热塑性变形等多个阶段。镁合金管材的加工主要通过成型快换式成型模具挤压成型。

对于制备超细晶合金（轻合金）管材而言，特别是薄壁和高精度的轻合金管材，目前，主要采用挤压的方式成型，在挤压的过程中，金属受到三向应力使得成形管材具有优良的性能。

传统的挤压生产过程，一般为正向挤压，但正向挤压时坯料与挤压筒的摩擦较大，金属流动不均匀，而且正向挤压会形成沿管材挤压方向的带状组织和强烈的基面织构，造成管材的各向异性，从而降低成形管材的力学性能。这些形成的基面织构还很容易在薄管的二次加工中造成轻合金铸造组织中的缩孔、疏松等缺陷，使得管材尤其是薄管的加工精度变差。并且，传统正向挤压后的轻合金管材横向截面组织为等轴晶粒，挤压后的纵向截面组织变成细长晶粒，对其力学性能有较大的影响。

然而，由于当前镁产业对镁合金管材有较严格的力学性能、二次成形性能与尺寸精度要求，因此，就需要采用一种能够实现对镁合金管材变形以及成形过程微观组织结构演变的协调控制来达到控形控性的快换式成型模具，解决现在当前镁合金塑性成形领域研究的热点问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种通过对镁合金管材变形以及成形过程微观组织结构的协调控制来达到控形控性，同时，还可快速更改工序，以实现生产不同形状、尺寸的型材的用于制备大口径镁合金管材的快换式成型模具。

解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

用于制备大口径镁合金管材的快换式成型模具，包括带有内孔的底座，所述底座上设置有与内孔连通的漏水口，所述底座上方设置有与内孔正对的料筒，所述料筒中部设置有用于存放坯料的挤压腔，所述挤压腔上设置有用于对坯料挤压且沿挤压腔上下移动的挤压杆，所述料筒内设置有用于对坯料加热的加热装置，所述料筒的底部可拆卸连接有位于内孔孔口处的凹模，所述凹模中部设置有用于连通内孔和挤压腔的型腔；

所述挤压杆下方设置有固定在底座上的挤压针，所述挤压针包括从上至下依次螺纹连接的导流杆、成型件以及引导杆，其中，所述成型件外侧面与所述凹模内壁之间形成具有对坯料连续挤压剪切且扩管整形的挤压通道，所述底座一侧设置有用于对成型后的坯料降温的冷却装置，在挤压杆挤压坯料时，使得坯料经过挤压通道完成镁合金动态结晶后再经冷却装置快速冷却形成镁合金管材。

本发明的原理和有益效果在于：

事先将坯料放置在料筒的挤压腔内，启动加热装置，加热装置对挤压腔内的坯料进行加热，使其具有一定的塑性，同时，控制挤压杆沿着挤压腔对坯料进行挤压，使得坯料从料筒经过挤压通道完成镁合金动态结晶，其中，利用组合模的原理，将凹模与底座设计成分离式，同时导流杆、成型件和引导杆之间也设计成分离式，因此，可根据使用者的需求，可以快速、任意更换成型件和凹模，这样，通过成型件与凹模之间的挤压通道以实现更改在制备的过程中坯料所经过的工序，最后成型为所需制件，这样，就能够以便制造不同形状、不同尺寸的镁合金型材与管材；