專利名稱：螺旋式擠壓成型加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種材料加工領(lǐng)域的裝置，尤其是一種制備超細晶材料和材料直接成型的螺旋式擠壓成型加工裝置。
背景技術(shù)：
超細晶材料是集優(yōu)異的強度與良好的塑韌性于一體的高性能結(jié)構(gòu)材料。晶粒細化技術(shù)一直是制備高性能結(jié)構(gòu)材料的主線和重要研究方向首先是加細化劑、變質(zhì)劑等鑄錠冶金工藝和擠壓、軋制、鍛造等常規(guī)塑性變形工藝的出現(xiàn)，但細化能力有限；然后是快速凝固、機械合金化和粉末冶金制備微晶材料工藝，但存在工序多、污染和氧化嚴重等缺點。在此基礎(chǔ)上，直接制備快速凝固塊體超細晶材料工藝如噴射沉積和真空蒸發(fā)等的發(fā)明，在制備工藝上有了較大進步，但存在殘留孔問題。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，中國發(fā)明專利申請?zhí)?1104059.9，專利名稱往復(fù)式擠壓成型方法及其加工裝置，該專利采用左擠壓筒與右擠壓筒構(gòu)成擠壓容器，在左擠壓筒與右擠壓筒之間設(shè)有一雙向擠模，該雙向擠模具有至少一相對狹小的窄道，將待加工的合金材料加熱至軟化溫度，于加工裝置中交互施以不同方向壓力，得以搓揉合金材料，使形成微細結(jié)構(gòu)細化且均勻分布的合金。但是，該技術(shù)的缺點在于集擠壓與鐓粗于一體，由于塑性不好的材料在鐓粗時容易開裂，所以鐓粗量不能大，每道次變形量較小，只適合制備容易變形的金屬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對背景技術(shù)中的不足，提供一種螺旋式擠壓成型加工裝置，使其可以在制備超細晶材料的同時又可以直接成型，整個過程連貫作業(yè)，高效率、低成本。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括三大部分，即進料機構(gòu)、細化機構(gòu)、成型機構(gòu)。本發(fā)明核心之處在于，細化機構(gòu)包括圓筒式模套和圓柱體式模芯，在圓柱體式模芯表面設(shè)有螺旋式凹槽，依靠1°～4°的配合錐度裝入模套中構(gòu)成螺旋式通道，圓柱體式模芯兩端中心設(shè)有直通道，直通道與螺旋式通道之間分別有一段由中心向表面的過渡通道連接。細化機構(gòu)通過直通道分別與進料機構(gòu)、成型機構(gòu)連接。
所述的進料機構(gòu)為驅(qū)動機構(gòu)，可以由擠壓桿和擠壓筒構(gòu)成，擠壓桿在擠壓筒中，擠壓桿和擠壓筒構(gòu)成擠壓型腔，與細化機構(gòu)的直通道連接。也可以由導(dǎo)輪或者其他驅(qū)動機構(gòu)構(gòu)成。
所述的成型機構(gòu)可以為軋輥或者成型模具。成型模具由兩個成型模構(gòu)成成型型腔，成型型腔與細化機構(gòu)的直通道連接。成型模具或者由成型筒和成型型腔構(gòu)成，成型型腔設(shè)在成型筒中，與細化機構(gòu)的直通道連接。
進料機構(gòu)提供材料連續(xù)進入螺旋式細化機構(gòu)和成型機構(gòu)的作用力，在擠壓桿擠壓力或者導(dǎo)輪或者其他驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動力作用下，材料進入細化機構(gòu)，細化機構(gòu)對材料施加周期性的剪切應(yīng)力以使材料產(chǎn)生大應(yīng)變，從而使材料的組織超細化且均勻分布，然后由細化機構(gòu)的出料端直通道進入成型機構(gòu)，待加工材料直接成型。
本發(fā)明在細化機構(gòu)中設(shè)置螺旋式通道，對材料施加周期性的剪切應(yīng)力使材料產(chǎn)生大應(yīng)變，具有顯著的晶粒細化效果，直接設(shè)置成型機構(gòu)，在制備超細晶材料的同時又可以直接成型。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、加工容易、實用面廣，可以用于合金和復(fù)合材料的鑄錠、擠壓棒材或軋制板材等的組織細化和成型，實現(xiàn)連續(xù)的生產(chǎn)，易于工業(yè)應(yīng)用。


圖1是本發(fā)明的螺旋式擠壓成型加工裝置的第一實施例示意圖。
圖2是本發(fā)明的螺旋式擠壓成型加工裝置的第二實施例示意圖。
圖3是本發(fā)明的螺旋式擠壓成型加工裝置的第三實施例示意圖。
具體實施例方式
如圖1、2、3所示，本發(fā)明包括進料機構(gòu)1、細化機構(gòu)2、成型機構(gòu)3。細化機構(gòu)2包括圓筒式模套4和圓柱體式模芯5，在圓柱體式模芯5表面設(shè)有螺旋式凹槽，依靠1°～4°的配合錐度裝入模套4中構(gòu)成螺旋式通道6，圓柱體式模芯5兩端中心設(shè)有直通道7，直通道7與螺旋式通道6之間分別有一段由中心向表面的過渡通道連接。細化機構(gòu)2通過直通道7分別與進料機構(gòu)1、成型機構(gòu)3連接。
進料機構(gòu)1為驅(qū)動裝置，可以由擠壓桿8和擠壓筒9構(gòu)成，擠壓桿8在擠壓筒9中，擠壓桿8和擠壓筒9構(gòu)成擠壓型腔10，與細化機構(gòu)2的直通道7連接。也可以由導(dǎo)輪11構(gòu)成?；蛘呤瞧渌?qū)動裝置。
成型機構(gòu)3可以為軋輥12或者成型模具。成型模具由兩個成型模13、14構(gòu)成成型型腔15，成型型腔15與細化機構(gòu)2的直通道7連接。成型模具或者由成型筒16和成型型腔15構(gòu)成，成型型腔15設(shè)在成型筒16中，與細化機構(gòu)2的直通道7連接。
以下結(jié)合本發(fā)明的內(nèi)容提供實施例如圖1所示，為本發(fā)明的第一較佳實施例，進料機構(gòu)1包括擠壓桿8、擠壓筒9，擠壓桿8和擠壓筒9構(gòu)成擠壓型腔10，待加工材料在擠壓型腔3中被擠壓桿壓縮推動，進入細化機構(gòu)2，細化機構(gòu)2包括圓筒式模套4、圓柱體式模芯5，在圓柱體式模芯5表面設(shè)有螺旋式凹槽，依靠1°的配合錐度裝入模套4中構(gòu)成螺旋式通道6，其中在模芯5兩端中心設(shè)有直通道7，直通道7與螺旋式通道6之間分別有一段由中心向表面的過渡通道連接。材料由進料端直通道7進入，經(jīng)過螺旋式通道6的周期性的剪切應(yīng)力產(chǎn)生大應(yīng)變，從而使材料的組織超細化且均勻分布，然后由細化機構(gòu)2的出料端直通道7進入成型機構(gòu)3，成型機構(gòu)3由成型筒16和成型型腔15構(gòu)成，成型型腔15設(shè)在成型筒16中，與細化機構(gòu)2的出料端直通道7連接，形狀可以為圓形、矩形或者其他異形形狀，通過成型型腔15，待加工材料就可以擠出成各種需要形狀的高性能型材。
如圖2所示，為本發(fā)明的第二較佳實施例，進料機構(gòu)1為導(dǎo)輪11，待加工材料在導(dǎo)輪11的摩擦力驅(qū)動下，進入細化機構(gòu)2，細化機構(gòu)2包括圓筒式模套4、圓柱體式模芯5，在圓柱體式模芯5表面設(shè)有螺旋式凹槽，依靠4°的配合錐度裝入模套4中構(gòu)成螺旋式通道6，其中在圓柱體式模芯5兩端中心設(shè)有直通道7，直通道7與螺旋式通道6之間分別有一段由中心向表面的過渡通道連接。材料由進料端直通道7進入，經(jīng)過螺旋式通道6的周期性的剪切應(yīng)力產(chǎn)生大應(yīng)變，從而使材料的組織超細化且均勻分布，然后由細化機構(gòu)2的出料端直通道7進入成型機構(gòu)3，成型機構(gòu)3為成型模具，包括成型模13、14，成型模13、14構(gòu)成成型型腔15，與細化機構(gòu)2的出料端直通道7連接，通過成型型腔15，待加工材料就可以擠壓成需要的高性能產(chǎn)品。
如圖3所示，為本發(fā)明的第三較佳實施例，進料機構(gòu)1為導(dǎo)輪11，待加工材料在導(dǎo)輪11的摩擦力驅(qū)動下，進入細化機構(gòu)2，細化機構(gòu)2包括圓筒式模套4、圓柱體式模芯5，在圓柱體式模芯5表面設(shè)有螺旋式凹槽，依靠3°的配合錐度裝入模套4中構(gòu)成螺旋式通道6，其中在圓柱體式模芯5兩端中心設(shè)有直通道7，直通道7與螺旋式通道6之間分別有一段由中心向表面的過渡通道連接。材料由進料端直通道7進入，經(jīng)過螺旋式通道6的周期性的剪切應(yīng)力產(chǎn)生大應(yīng)變，從而使材料的組織超細化且均勻分布，然后由細化機構(gòu)2的出料端直通道7進入成型機構(gòu)3，成型機構(gòu)3由軋輥12構(gòu)成，在軋輥12軋制力作用下，待加工材料就可以軋制成需要形狀的高性能產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種螺旋式擠壓成型加工裝置，包括進料機構(gòu)(1)、細化機構(gòu)(2)，其特征在于，還包括成型機構(gòu)(3)，細化機構(gòu)(2)包括圓筒式模套(4)和圓柱體式模芯(5)，在圓柱體式模芯(5)表面設(shè)有螺旋式凹槽，裝入圓筒式模套(4)中構(gòu)成螺旋式通道(6)，圓柱體式模芯(5)兩端中心設(shè)有直通道(7)，直通道(7)與螺旋式通道(6)之間分別有一段由中心向表面的過渡通道連接，細化機構(gòu)(2)通過直通道(7)分別與進料機構(gòu)(1)、成型機構(gòu)(3)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋式擠壓成型加工裝置，其特征是，進料機構(gòu)(1)為驅(qū)動機構(gòu)，由擠壓桿(8)和擠壓筒(9)構(gòu)成，擠壓桿(8)在擠壓筒(9)中，擠壓桿(8)和擠壓筒(9)構(gòu)成擠壓型腔(10)，與細化機構(gòu)(2)的直通道(7)連接；或者由導(dǎo)輪(11)構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的螺旋式擠壓成型加工裝置，其特征是，圓柱體式模芯(5)依靠1°～4°的配合錐度裝入圓筒式模套(4)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋式擠壓成型加工裝置，其特征是，成型機構(gòu)(3)為軋輥(12)或者成型模具。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的螺旋式擠壓成型加工裝置，其特征是，成型機構(gòu)由兩個成型模(13、14)構(gòu)成成型型腔(15)，成型型腔(15)與細化機構(gòu)(2)的直通道(7)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的螺旋式擠壓成型加工裝置，其特征是，成型模具或者由成型筒(16)和成型型腔(15)構(gòu)成，成型型腔(15)設(shè)在成型筒(16)中，與細化機構(gòu)(2)的直通道(7)連接。
全文摘要
一種螺旋式擠壓成型加工裝置，屬于材料加工領(lǐng)域。本發(fā)明包括進料機構(gòu)、細化機構(gòu)、成型機構(gòu)。其連接關(guān)系為細化機構(gòu)包括圓筒式模套和圓柱體式模芯，在圓柱體式模芯表面設(shè)有螺旋式凹槽，依靠1°～4°的配合錐度裝入圓筒式模套中構(gòu)成螺旋式通道，圓柱體式模芯兩端中心設(shè)有直通道，細化機構(gòu)通過直通道分別與進料機構(gòu)、成型機構(gòu)連接。本發(fā)明具有顯著的晶粒細化效果，結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，實用面廣，實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，易于工業(yè)應(yīng)用。
文檔編號B21C23/00GK1709604SQ200510026809
公開日2005年12月21日 申請日期2005年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月16日
發(fā)明者王渠東, 陳勇軍 申請人:上海交通大學(xué)