[发明专利]一种高性能铝镁合金管材扩径旋转挤压成形模具

说明书

本发明公开一种高性能铝镁合金管材扩径旋转挤压成形模具，包括与压力机连接的上模具组件、“T”形凸模、上凹模、下凹模、垫块和下模板；下凹模底部固定在下模板上，上凹模和下凹模内设有成形型腔，成形型腔的底部设置垫块，下模板开设贯穿孔供垫块连接旋转机构；成形型腔包括挤入段、变形段以及挤出段型腔，变形段型腔设置在垫块的上方，变形段型腔连通挤入段型腔和挤出段型腔，挤出段型腔和挤入段型腔分别设置在变形段型腔的上方边部和中部，凸模上半段供管材的上端面抵接，并与挤入段型腔形成间隙配合。本案管材在变形过程中，经历了多次剪切变形和扭转变形，改变了金属的流动应力状态，增强了应变量，改善了管材的强烈的基面织构。

技术领域

本发明属于金属塑性加工工艺及成形技术领域，具体涉及一种高性能铝镁合金管材扩径旋转挤压成形模具。

背景技术

随着航空航天、汽车工业和国防军工领域快速发展以及地球石油资源的急剧消耗，对于高强韧轻质的金属构件的需求越来越大。管材作为金属构件在制坯阶段重要的原材料，其本身具的性能对于后续金属构件的加工具有重要意义。铝/镁合金具有质量轻、比刚度高、耐磨损以及易于加工回收等特点，受到了越来越多研究人员的关注。但是由于铸态铝/镁合金管材力学性能低下，塑性成形可大幅提高铝/镁合金管材的力学性能，已成为国内外研究热点。

传统的管材塑性成形工艺主要为正挤压，但是由于正挤压过程中会沿管材挤压方向形成强烈的基面织构和带状组织，造成管材的力学性能的强烈的各向异性，严重影响了铝/镁合金管材的综合力学性能，甚至会导致管材在二次加工中发生开裂等现象。这些原因严重限制了铝/镁合金管材在工业领域的广泛使用。

研究表明大塑性变形，尤其是剪切变形能够显著细化铝/镁合金晶粒，改善正挤压工艺造成的强烈的基面织构，获得良好的综合力学性能；同时，专利号为201910965819.4的在先文献公开了扭转变形也能够有效改善铝/镁合金的力学性能的各向异性。但是在实际研究中，将多种变形方式相结合的加工方式并不多见。如何将镦粗、挤压、剪切甚至扭转等多种变形方式结合起来，达到提高铝/镁合金管材综合力学性能以及改善目前高性能棒料制坯过程中存在的工序复杂和成形效率低的问题，这是本领域人员所面对的难点。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种高性能铝镁合金管材扩径旋转挤压成形模具，实现管材扩径的同时，提高应变量，改善合金的综合力学性能。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：一种高性能铝镁合金管材扩径旋转挤压成形模具，包括与压力机连接的上模具组件、“T”形凸模、分体凹模和下模具组件，所述“T”形凸模固定在上模具组件上，所述下模具组件包括垫块和下模板；

所述分体凹模包括上凹模和下凹模，上凹模合并在下凹模的顶部，下凹模的底部固定在下模板上，上凹模和下凹模内设有成形型腔，成形型腔的底部设置所述垫块，所述下模板开设贯穿孔供垫块连接旋转机构；所述“T”形凸模的上半段直径大于下半段直径；

所述成形型腔包括挤入段型腔、变形段型腔以及挤出段型腔，所述变形段型腔设置在垫块的上方，变形段型腔连通所述挤入段型腔和所述挤出段型腔，挤出段型腔设置在变形段型腔的上方边部，挤入段型腔设置在变形段型腔的上方中部，使得变形段型腔分别在与挤入段型腔、挤出段型腔的连通处构成差速转角，挤入段型腔供管材和“T”形凸模分别置入，“T”形凸模的下半段与挤入段型腔的腔壁之间留有供管材放置的空间，“T”形凸模的上半段供管材的上端面抵接，并与挤入段型腔的腔壁形成间隙配合，所述垫块在“T”形凸模的下方同轴开设用于“T”形凸模下半段穿过的让位通孔。

进一步，所述垫块的上端面设计为变截面。

进一步，所述“T”形凸模下半段至所述让位通孔之间的高度距离小于所述“T”形凸模上半段至所述管材上端面的高度距离。

进一步，所述挤出段型腔的顶端突出于所述下凹模，该突出部分形成于所述上凹模内。