[实用新型]一种制备超细晶管材的旋转挤压装置

说明书

本实用新型公开了一种制备超细晶管材的旋转挤压装置，包括：挤压凸模，包括轴承安装块、螺旋槽柱、挤压块以及定位芯棒，轴承安装块上设有挤压支撑板，通过水平轴承连接，所述螺旋槽柱外表面开设螺旋状半圆形凹槽；挤压凹模，对应管材的位置开设挤压通孔；丝杆螺母，设于挤压凹模上，螺旋槽柱穿过丝杆螺母将管材压于挤压通孔内，丝杆螺母内表面开设螺旋状半圆形凹槽，与螺旋槽柱螺旋升角一致，内、外凹槽形成圆形通道，通过设置滚珠及回珠管形成滚珠循环通道，挤压凸模在螺旋滚珠作用下产生扭转力，使挤压凸模带动管材在挤压通孔内进行扭转挤压。本装置通过轴向加载实现管材正挤压与扭转的复合变形，一次挤压即可获得具有超细晶组织的高性能管材。

技术领域

本实用新型涉及金属材料挤压成形技术领域，尤其是涉及一种制备超细晶管材的旋转挤压装置。

背景技术

管材在航空、汽车、石化、建筑等行业广泛应用，随着工程构件轻量化和社会对节能环保的要求越来越高，高性能管材的应用受到越来越多的重视。众所周知，晶粒细化是提高材料综合性能最为有效的手段之一。剧烈塑性变形是实现材料组织超细化最有前景的方法，目前常见的剧烈塑性变形技术包括等径角挤压(ECAP)、高压扭转(HPT)、往复挤压(CEC)等。目前，通过剧烈塑性变形已在棒材、板材以及管材中制备出了具有亚微米级甚至是纳米级的组织，提高了材料性能。

应用于制备超细晶管材的技术包括管材通道挤压(TCP)、管材通道转角挤压(TCAP)、管材平行通道转角挤压(PTCAP)、管材往复挤压(TCEC)等，这些技术在细化管材组织时存在管材长度有限、需反复变形多道次导致变形效率低下以及对模具要求高等缺陷，很难实现工业化应用。扭转变形在材料内部产生大量切应变，有利于材料内的位错运动，通过位错交互作用或机械破碎能迅速细化材料组织，受到越来越多的关注，将其应用于管材组织细化，提出了管材高压扭转(HPTT)技术，可以实现管材内外壁之间的相对剪切，具有良好的晶粒细化效果，但同样存在制备管材尺寸有限、效率低以及需要单独的动力源使模具旋转等问题。基于搅拌摩擦思想提出的搅拌摩擦反挤压(FSBE)、剪切辅助挤压(ShAPE)、旋转挤压(RE)等技术，在对材料进行正挤压或反挤压的同时，使材料产生旋转，实现扭转和挤压的复合变形，既可以降低成形载荷，又能获得较好的晶粒细化效果，但在这些技术中其中一个部件需要旋转，需要设备具有旋转功能或者单独提供一套动力源用于部件旋转，需要单独开发专用设备，成本高、代价大。而常见的管材挤压设备往往不具备旋转功能。

实用新型内容

实用新型目的：为了克服背景技术的不足，本实用新型公开了一种制备超细晶管材的旋转挤压装置，在无旋转驱动下，单向加载同时实现了管材的挤压和扭转变形。

技术方案：本实用新型所述的制备超细晶管材的旋转挤压装置，包括：

挤压凸模，所述挤压凸模包括依次拼接的轴承安装块、螺旋槽柱、挤压块以及定位芯棒，所述轴承安装块上设有挤压支撑板，所述挤压支撑板与轴承安装块通过水平轴承连接，所述螺旋槽柱外表面开设螺旋状半圆形凹槽，管材套设于定位芯棒上，随着挤压凸模运动；

挤压凹模，所述挤压凹模对应管材的位置开设挤压通孔；

丝杆螺母，所述丝杆螺母设于挤压凹模上，所述挤压凸模的螺旋槽柱穿过丝杆螺母将管材压于挤压通孔内，所述丝杆螺母内表面开设螺旋升角与螺旋槽柱外表面凹槽一致的螺旋状半圆形凹槽，螺旋槽柱插入丝杆螺母后，内、外凹槽形成圆形通道，圆形通道内设有滚珠，所述丝杆螺母上设有回珠管，分别与丝杆螺母内表面凹槽的上下端连通形成滚珠循环通道，向挤压支撑板施压，挤压凸模在螺旋滚珠作用下产生扭转力，使挤压凸模带动管材在挤压通孔内进行扭转挤压。

使用时，在定位芯棒上插入待挤压管材，对准挤压通孔，液压机或者挤压机动力源对挤压支撑板上端进行加载，挤压凸模由此往下运动，螺旋槽柱在滚珠通道的作用下产生扭转力，同时，挤压凸模在水平轴承的作用下与挤压支撑板绕中心竖直轴线相对转动，进而实现管材在挤压的同时进行旋转。