[实用新型]一种制备超细晶管材的旋转反挤压装置

说明书

本实用新型公开了一种制备超细晶管材的旋转反挤压装置，包括：挤压凸模，包括依次拼接的轴承安装块、螺旋槽柱以及挤压柱，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，对应挤压柱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坯料压于挤压通孔内，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，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，实现对坯料的扭转挤压。本装置通过轴向加载即可实现管材反挤压与扭转的复合变形，一次反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反挤压装置。

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，高性能管材的需求量越来越大。在强化材料的诸多方法中，晶粒细化是在不改变材料成份情况下提高材料综合性能最为有效的手段之一。近二十几年发展起来的剧烈塑性变形方法能将常规粗晶材料组织细化至亚微米级甚至纳米级，材料的强度显著提升。目前可以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。

扭转变形能在材料中引入大量切应变，驱动位错滑移或产生孪生变形，从而细化材料组织。近年来通过旋转运动引入扭转变形成为剧烈塑性变形发展的方向之一，提出了管材高压扭转(HPTT)、搅拌摩擦反挤压(FSBE)、剪切辅助挤压(ShAPE)、旋转挤压(RE)等多种技术，实现了多种材料组织的细化。但上述技术中都要求至少一个工装部件可以进行旋转，需要专用设备或者独立的动力源，使装置变得复杂，成本增加。反挤压是制备管材、棒材、筒形件的常见技术，在反挤压时引入扭转既可以在材料中产生附加剪切变形，又可以减小变形载荷，降低对设备及工模具的要求。

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反挤压装置，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反挤压装置，包括：

挤压凸模，所述挤压凸模包括依次拼接的轴承安装块、螺旋槽柱以及挤压柱，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；

挤压凹模，所述挤压凹模对应挤压柱的位置开设挤压通孔，坯料设于挤压通孔内，挤压柱对坯料进行挤压；

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坯料压于挤压通孔内，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，通过向挤压支撑板施压，即可使挤压凸模在螺旋滚珠作用下产生扭转力，使挤压柱在挤压通孔内对坯料进行扭转挤压。

使用时，将坯料放于挤压通孔内，液压机或者反挤压机动力源对挤压支撑板上端进行加载，挤压凸模在滚珠的导向下向下运动，将坯料压于挤压通孔内，使初始坯料产生反挤压的同时，在挤压凸模和挤压凹模作用下产生扭转变形，细化材料组织。

进一步的，所述螺旋状半圆形凹槽的螺旋升角取值范围为30°～70°。

进一步的，所述挤压凹模包括凹模本体以及用于承载凹模本体的凹模底座，两者通过螺栓连接，所述凹模本体上开设挤压通孔，凹模底座对应挤压通孔的位置设有与挤压通孔内径相同的凸台。