[发明专利]一种多剪切变形弯曲成形装置及方法

说明书

本发明公开了一种多剪切变形弯曲成形装置及方法，包括承压容器和施压单元，承压容器包括本体，在所述本体的中心位置设有一个出料口，在出料口的外圈设有三个与其连通的通道，三个通道位于同一平面，且互成120°；出料口的横截面的投影被三个通道的轴线的延长线三等分；出料口的中心轴线垂直于三个通道所在的平面，在每个通道内设置一个施压单元，所述的三个施压单元的运动速度可独立控制。

技术领域

本发明涉及金属塑性成形领域，具体的，涉及一种实现多方向弯曲且具有多个剪切变形面的压力加工方法及装置。

背景技术

等通道和非等通道挤压技术可使材料在在转角通道内发生纯剪切变形，从而促进材料的晶粒细化和力学性能增强。单个挤压道次中，材料仅沿着一个剪切面发生剪切变形。对于容易产生各项异性的金属材料，等通道和非等通道挤压技术常常使得材料具有显著的各项异性，严重限制了材料的应用场景。

双向挤压技术可使材料在挤压的同时发生弯曲变形，但材料只能在一个平面内发生弯曲，弯曲方向无法在三维空间中改变。

在专利【202010120263.1】中公开了一种正-侧复合加压成型装置及方法，该正-侧向复合挤压技术可以获得弯曲的复合构件，但其弯曲方向也局限于一个平面。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种多剪切变形弯曲成形装置与方法，可获得多方向弯曲构件并在构件的截面上形成多个剪切面，并且剪切区呈120°对称分布，显著减少各向异性的问题，主要适用于构件的横截面的边数为3的倍数的多边形型材或管、棒材。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种多剪切变形弯曲成形装置，包括承压容器，所述的承压容器包括一个本体，在所述本体的中心位置设有一个出料口，在出料口的外圈设有三个通道，三个通道位于同一平面，且相互成120°；出料口的横截面的投影被三个通道的轴线的延长线三等分；出料口的中心轴线垂直于三个通道所在的平面，在每个通道内设置一个施压单元，所述的三个施压单元速度可独立控制。

第二方面，本发明实施例还提供了一种多剪切变形弯曲成形装置进行成形的方法，将原料放置于承压容器的三个通道中，三个施压单元分别以速度v₁，v₂和v₃对原料施加压力，使得材料从出料口中流出，从而获得弯曲构件；通过调控三个施压单元的速度，改变型材的弯曲方向和各个剪切区域的截面积。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

本发明的承压容器的中心位置设有一个出料口，在出料口的外圈设有三个通道，三个通道位于同一平面，且相互成120°；原材料从其中第一个通道流道出料口的过程中，流动方向发生90°旋转，这使得材料发生剪切变形，并在挤出型材的横截面上形成第一剪切区；同理，材料从第二个通道流道流出出料口的过程中，在挤出型材的横截面上形成第二剪切区，材料从第三个通道流道流出出料口的过程中，在挤出型材的横截面上形成第三剪切区；挤出型材横截面上形成三个剪切面，并且型材横截面的三个剪切区呈120°对称分布，因此有利于减小各项异性问题。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明提出的成形装置示意图；

图2是本发明提出的承压容器的结构示意图；

图3是v₁＞v₂＝v₃时成形获得的弯曲型材；

图4是v₂＞v₁＞v₃时成形获得的弯曲型材；