劇烈塑性變形處理方法及設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種SPD處理方法，該方法包括使金屬材料（1）在設(shè)備（100）中變形，所述設(shè)備（100）包括擠壓部（3）和沿第一方向（5）設(shè)置的材料流經(jīng)通道（2，3，4）。所述方法包括：沿第一方向（5）供給金屬材料（1）以使材料無(wú)需處于極大應(yīng)力狀態(tài)；以及通過(guò)擠壓部（3）沿與第一方向相交的至少一個(gè)第二方向（6）往復(fù)地?cái)D壓材料并且使材料的晶粒尺寸變小。本發(fā)明還提供一種用于使金屬材料（1）變形為SPD材料的設(shè)備（100）。
【專利說(shuō)明】劇烈塑性變形處理方法及設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及SPD(Severe Plastic Deformation,劇烈塑性變形)處理方法及設(shè)備。特別地但不排他地，本發(fā)明涉及通過(guò)減小材料的晶粒尺寸利用sro方法來(lái)制造納米和UFG(Ultra Fine Grained,超細(xì)晶粒)金屬。
【背景技術(shù)】
[0002]產(chǎn)品的耐久性和承載能力基于產(chǎn)品的材料性能和形式。一種提高技術(shù)工業(yè)制造競(jìng)爭(zhēng)力的有效方式是開發(fā)出能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量和可用性的可靠、便宜并且靈活的生產(chǎn)技術(shù)。SPD方法(劇烈塑性變形)是一種用于在生產(chǎn)階段提高產(chǎn)品性能的新式且有效的方法。
[coos] 在sro方法中，在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行成形并且將材料的晶粒尺寸減小到微米級(jí)的同時(shí)，在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生嚴(yán)重變形。已經(jīng)嘗試在測(cè)試條件下利用sro方法生產(chǎn)UFG材料，即細(xì)晶粒材料。在此情況下UFG材料也稱為微結(jié)構(gòu)材料。在微結(jié)構(gòu)材料中的晶粒尺寸通常小于I U m(常規(guī)合金的晶粒尺寸可以為20到100 u m)。
[0004]減小晶粒尺寸尤其顯著提高了機(jī)械特性。微結(jié)構(gòu)產(chǎn)品具有分化的特性和特性組合:例如，高強(qiáng)度、良好的抗疲勞性、持久性和抗腐蝕性以及良好的進(jìn)一步可制造性(可加工性、超塑性特性)?？赏ㄟ^(guò)熱加工來(lái)改變微結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的特性:可以在主體的特定位置改變晶粒尺寸和特性。
[0005]微結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的使用范圍廣泛，諸如空間技術(shù)、運(yùn)輸技術(shù)、與保健相關(guān)的裝置和部件、運(yùn)動(dòng)設(shè)備、食品和化學(xué)工業(yè)、電子和國(guó)防部門。微結(jié)構(gòu)螺栓常用于機(jī)動(dòng)車和飛行器工業(yè)。微結(jié)構(gòu)材料也例如良好適用于微螺栓。小晶粒尺寸的優(yōu)勢(shì)還可應(yīng)用于燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞以及在生產(chǎn)薄膜中使用的濺射物。微結(jié)構(gòu)材料由于其清潔和強(qiáng)力特性還可用于植入。
[0006]SF1D 方法的已知應(yīng)用為 ECAP (Equal Channel Angular Pressing,等通道轉(zhuǎn)角擠壓)，根據(jù)該應(yīng)用，將棒狀或桿狀工件壓制為具有一個(gè)或多個(gè)拐角的通道。在材料結(jié)構(gòu)發(fā)生變形的通道轉(zhuǎn)角處，軸向壓縮和剪切被施加在材料上。
[0007]WO 2006/100448中已知一種STO方法，其中對(duì)金屬進(jìn)行處理以改變金屬的機(jī)械和
/或物理特性。在該方法中，通過(guò)將金屬工件經(jīng)由第一通道供給至相對(duì)于第一通道傾斜的第二通道來(lái)減小金屬的晶粒尺寸。通過(guò)在第一通道和第二通道的相交處使用至少一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)而重復(fù)在金屬工件上施加載荷，使得金屬工件發(fā)生變形。
[0008]從專利公開文獻(xiàn)R0123274B1中已知ECAP方法的另一應(yīng)用。在該方法中通過(guò)對(duì)桿件軸向壓縮而使小直徑金屬桿件處于極大軸向應(yīng)力狀態(tài)，隨后通過(guò)在一個(gè)或多個(gè)截面上進(jìn)行塑性剪切以使桿件變形。使得塑性變形正交于軸向方向。將兩個(gè)液壓缸固定在待軸向壓縮的工件上以提供軸向應(yīng)力狀態(tài)。
[0009]以下示出的公開文獻(xiàn)與金屬材料的微結(jié)構(gòu)變形相關(guān)。
[0010]A.Azushima, R.Kopp, A.Korhonen, D.Y.Yang, F.Micari, G.D.Lahoti, P.Groche, J.Yanagimoto, N.Tsuji, A.Rosochowski, A.Yanagida,用于金屬的劇烈塑性變形(SF1D),Keynote Lecture,第58屆CIRP (國(guó)際生產(chǎn)工程科學(xué)院)全體代表會(huì)議，2008年8月24-30日，曼徹斯特，u.K.，22p。
[0011]T.Mannien, K.Kanervo, A.Revuelta, J.Larkiola 和 A.S.Korhonen,無(wú)焊壓配合連接件的塑性變形，第九屆塑性技術(shù)國(guó)際會(huì)議，ICTP (理論物理國(guó)際中心)2005，維羅納，2005年 10 月 9-13 日，9p.，材料科學(xué)和工程 A460-461 (2007) 633-637。
[0012]Jari Kokkonen, Vel1-Tapani Kuokkala, Lech Olejnik, Andrzej Rosochowski,經(jīng)ECAP處理的鋁在室溫和零下溫度中的動(dòng)態(tài)特性，SEM XI實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用力學(xué)國(guó)際大會(huì)&博覽會(huì)，奧蘭多，弗羅里達(dá)USA，2008年6月2-5日。
[0013]V-T, Kuokkala, J.Kokkonen, B.Song, ff.Chen, L.0lejnik 和 A.Rosochowsk,經(jīng) SPD處理的1070鋁在各種溫度下的動(dòng)態(tài)反應(yīng)，第18屆Dymat技術(shù)會(huì)議，2008年9月10-12日，
布爾日，法國(guó)。
[0014]如今在實(shí)驗(yàn)室條件下或小規(guī)|旲生廣中制造由SI3D金屬制成的微結(jié)構(gòu)廣品。現(xiàn)在無(wú)法通過(guò)工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)來(lái)制造由sro金屬制成的原料和坯件。這主要是由于尚未已知可適用于連續(xù)處理的良好工作的sro處理方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種可選的sro處理方法。本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種利用sro處理方法使金屬變形的設(shè)備。本發(fā)明的一個(gè)目的是能夠?qū)ro材料作為大規(guī)模產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)。本發(fā)明的一個(gè)目的是能夠以連續(xù)過(guò)程生產(chǎn)sro材料。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供適于工業(yè)生產(chǎn)、特別是用于UFG金屬的sro處理方法。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供適于工業(yè)生產(chǎn)、特別是用于納米和UFG金屬的sro處理方法。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)例方面，提供一種sro處理方法，該方法包括使金屬材料在設(shè)備中變形，所述設(shè)備包括擠壓部和沿第一方向設(shè)置的材料流經(jīng)通道，并且所述方法包括:沿所述第一方向供給金屬材料；以及通過(guò)所述擠壓部沿相對(duì)于所述第一方向相交的至少一個(gè)第二方向往復(fù)地?cái)D壓所述材料并且使所述材料的晶粒尺寸變小。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)例方面，提供一種sro處理方法，該方法包括使金屬材料在設(shè)備中變形，該設(shè)備包括擠壓部和沿第一方向設(shè)置的材料流經(jīng)通道，并且該方法包括:沿所述第一方向供給金屬材料以使所述材料無(wú)需處于極大應(yīng)力狀態(tài)；以及通過(guò)所述擠壓部沿相對(duì)于所述第一方向相交的至少一個(gè)第二方向往復(fù)地?cái)D壓所述材料并且使所述材料的晶粒尺寸變小。
[0018]優(yōu)選地，在開始使材料變形的階段中，不在變形位置沿任何方向或不向任何方向?qū)Σ牧线M(jìn)行加壓或推壓或彎曲或拉伸或扭曲。表述“使所述材料無(wú)需處于極大應(yīng)力狀態(tài)”的優(yōu)選意義是:在開始使材料變形的階段中，不在變形位置沿任何方向或不向任何方向?qū)Σ牧线M(jìn)行加壓或推壓或彎曲或拉伸或扭曲。
[0019]優(yōu)選地，所述擠壓部包括擠壓通道，該擠壓通道形成流經(jīng)通道的一部分。
[0020]優(yōu)選地，在剪切工具之間的剪切處理中使材料變形。優(yōu)選地，剪切工具一方面設(shè)置在可沿所述第二方向運(yùn)動(dòng)的擠壓部(擠壓通道)的邊緣上，另一方面設(shè)置在所述流經(jīng)通道的與所述擠壓部相鄰的部分(例如為固定部分)上。
[0021]優(yōu)選地，使所述材料變形而不由剪切導(dǎo)致斷裂。
[0022]優(yōu)選地，在相同的擠壓位置上重復(fù)使材料變形。優(yōu)選地，在材料的不同方向上重復(fù)使材料變形。可以引導(dǎo)材料重復(fù)經(jīng)過(guò)sro處理。
[0023]優(yōu)選地，正交于材料的供給方向?qū)Σ牧线M(jìn)行擠壓。正交于材料的旋轉(zhuǎn)擠壓也可以起到相同的作用。優(yōu)選地，在與材料的供給方向不同的方向上對(duì)材料進(jìn)行擠壓。
[0024]優(yōu)選地，通過(guò)所述流經(jīng)通道沿所述第一方向供給所述材料，所述流經(jīng)通道包括沿所述第一方向布置的入口通道和其后的擠壓通道，并且通過(guò)使所述擠壓通道沿至少一個(gè)第二方向相對(duì)于供給方向(第一方向，入口通道)往復(fù)運(yùn)動(dòng)而形成使材料變形的變形力。
[0025]優(yōu)選地，通過(guò)所述流經(jīng)通道沿所述第一方向供給所述材料，所述流經(jīng)通道包括沿所述第一方向布置的入口通道和出口通道以及位于二者之間的擠壓通道，并且通過(guò)使所述擠壓通道沿至少一個(gè)第二方向相對(duì)于供給方向(第一方向，入口通道)和出口方向(出口通道)往復(fù)運(yùn)動(dòng)而形成使材料變形的變形力。
[0026]優(yōu)選地，在第一擠壓區(qū)域中使材料變形，所述第一擠壓區(qū)域由入口方向(入口通道)的離開端和擠壓部(擠壓通道)的起始端形成。
[0027]優(yōu)選地，在第二擠壓區(qū)域中使材料變形，所述第二擠壓區(qū)域由擠壓部(擠壓通道)的離開端和出口通道(出口方向)的起始端形成。
[0028]優(yōu)選地，沿第一方向循環(huán)供給材料。優(yōu)選地，利用擠壓部在第二方向上對(duì)材料進(jìn)行循環(huán)的往復(fù)地?cái)D壓。
[0029]優(yōu)選地，最好在整個(gè)材料上使材料的晶粒尺寸主要變形至0.1至I y m的范圍以生產(chǎn)UFG材料，并且變形至小于0.1 ii m以生產(chǎn)納米材料。通過(guò)該處理,材料可以自然地變形為材料的主要部分包括晶粒尺寸例如為0.1至I y m的材料，并且材料的一部分的晶粒尺寸較大而另一部分的晶粒尺寸較小。如果目標(biāo)是較小的變形，則通過(guò)該處理使材料自然地變形為小于期望的變形程度，從而獲得例如UFG材料。
[0030]優(yōu)選地，沿第一方向連續(xù)供給材料，通過(guò)使設(shè)備的擠壓部在第二方向或根據(jù)工件的形狀在替代方向上(例如沿圓周方向)往復(fù)運(yùn)動(dòng)連續(xù)地?cái)D壓材料。
[0031]優(yōu)選地，使已變形的材料返回至所述材料在變形開始前所處的與所述入口通道對(duì)齊的相同位置。
[0032]優(yōu)選地，在sro變形后例如通過(guò)冷軋使所述材料冷成形。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)例方面，提供一種用于使金屬材料變形為sro材料的設(shè)備，所述設(shè)備包括擠壓部和沿第一方向設(shè)置的材料流經(jīng)通道，所述流經(jīng)通道包括材料入口通道和其后的擠壓部，在所述入口通道和所述擠壓部中所述材料設(shè)置為沿第一方向運(yùn)動(dòng)，并且所述設(shè)備構(gòu)造為利用所述擠壓部沿與所述第一方向相交的第二方向相對(duì)于所述入口通道往復(fù)地?cái)D壓所述材料。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)例方面，提供一種用于使金屬材料變形為sro材料的設(shè)備，所述設(shè)備包括擠壓部和沿第一方向設(shè)置的材料流經(jīng)通道，所述流經(jīng)通道包括材料入口通道和其后的擠壓部，在所述入口通道和所述擠壓部中所述材料設(shè)置為沿第一方向運(yùn)動(dòng)從而所述材料無(wú)需處于極大應(yīng)力狀態(tài)，并且所述設(shè)備構(gòu)造為利用所述擠壓部沿與所述第一方向相交的第二方向相對(duì)于所述入口通道往復(fù)地?cái)D壓所述材料。
[0035]優(yōu)選地，所述設(shè)備包括剪切工具，所述剪切工具一方面設(shè)置在可沿所述第二方向運(yùn)動(dòng)的擠壓部的邊緣上，另一方面設(shè)置在所述流經(jīng)通道的與所述擠壓部相鄰的部分上。
[0036]優(yōu)選地，所述擠壓部包括擠壓通道，該擠壓通道形成入口通道之后的流經(jīng)通道的一部分。
[0037]優(yōu)選地，所述入口通道的離開端和所述擠壓通道的起始端在其位置處形成第一擠壓區(qū)域。
[0038]優(yōu)選地，所述流經(jīng)通道在所述第一方向包括在所述擠壓通道之后的出口通道，并且所述擠壓通道的出口端和所述出口通道的起始端在其位置處形成所述第二擠壓區(qū)域。然而這不是必需的，通過(guò)一個(gè)擠壓區(qū)域已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)變形。
[0039]優(yōu)選地，所述材料設(shè)置為在擠壓部(更優(yōu)選為擠壓室)的支撐下沿所述第二方向往
復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0040]優(yōu)選地，所述設(shè)備設(shè)置為在所述材料上施加剪切變形力而不由剪切導(dǎo)致斷裂。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)了全新的處理方法和設(shè)備，其中，可以在材料中實(shí)現(xiàn)受控的剪切狀態(tài)，從而使待變形的連續(xù)工件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變而工件保持完整(不會(huì)分裂)。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，可以通過(guò)該處理方法和設(shè)備使材料在相對(duì)于軸向(供給)方向的第二方向上在純剪切中往復(fù)變形，所述第二方向正交與所述軸向(供給)方向。然后，材料無(wú)需處于極大應(yīng)力狀態(tài)。
[0043]可以通過(guò)開發(fā)無(wú)需在極大應(yīng)力狀態(tài)擠壓待變形工件來(lái)提高連續(xù)材料變形處理的生產(chǎn)力和不間斷持續(xù)時(shí)間。因此，可以避免現(xiàn)有技術(shù)中的許多相關(guān)缺陷。
[0044]能夠以期望的方式可控并精確地使連續(xù)主體沿軸向方向運(yùn)動(dòng)。使主體沿軸向方向向前(即，真正沿軸向方向供給)簡(jiǎn)單且易于達(dá)成。
[0045]現(xiàn)有技術(shù)中已知的待變形材料的極大軸向應(yīng)力與常規(guī)ECAP方法的概念相關(guān)，在該ECAP方法中，在剪切事件過(guò)程中通過(guò)大的壓縮力保持材料的完整。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，與在待變形主體上施加極大應(yīng)力的情況相比，可以顯著地減緩剪切工具(特別是工具的邊緣/側(cè)邊)的磨損。當(dāng)待變形主體在軸向上處于非應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，與主體被設(shè)置為極大軸向應(yīng)力狀態(tài)的情況相比，主要施加在變形工具的工作邊緣上的磨損力顯著變小。由主體的外表面的軸向卡鉆導(dǎo)致的損害也能夠得以避免。
[0047]用于實(shí)施該處理方法的設(shè)備設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，而無(wú)需用于實(shí)現(xiàn)軸向壓縮的性能。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供一種連續(xù)材料變形處理方法，該方法包括以下步驟:供給連續(xù)工件(使用小的力);保持工件固定(使用小的力);通過(guò)與軸向方向、供給等等相交的剪切使工件變形。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，提供一種用于不同截面形狀(也可用于片狀主體)的生產(chǎn)模式。
[0050]優(yōu)選地，在所述處理方法和設(shè)備中，所有軌跡的數(shù)量可控以形成期望的sro材料。
[0051]所述的循環(huán)sro處理方法提供了一種在工業(yè)上合理的生產(chǎn)方式，這種方式通過(guò)生產(chǎn)具有較小晶粒尺寸的金屬產(chǎn)品而可能實(shí)現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，并且此前未知這種運(yùn)行良好的工業(yè)處理?？衫盟龅募夹g(shù)方案實(shí)現(xiàn)用于大規(guī)模生產(chǎn)的工業(yè)生產(chǎn)處理。所述的技術(shù)方案為實(shí)施sro方法提供了可選擇的方式。
[0052] 申請(qǐng)人:所述的循環(huán)擠壓處理能夠利用sro方法生產(chǎn)納米和UFG材料，從而使生產(chǎn)方式成本經(jīng)濟(jì)地適用于大生產(chǎn)量。所述生產(chǎn)方式能夠用于生產(chǎn)微結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)的材料。
[0053]以循環(huán)擠壓處理實(shí)施的sro處理適用于納米和UFG金屬的工業(yè)生產(chǎn)處理。[0054]通過(guò)使用本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)技術(shù):在生產(chǎn)和改進(jìn)新研發(fā)材料之余，還能夠生產(chǎn)更有利于環(huán)境節(jié)約的產(chǎn)品。該處理方法可以應(yīng)用于所有的金屬材料。在某些情況下，通過(guò)所述處理方法和設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可以是緊湊的，從而減少了應(yīng)力腐蝕。
[0055]微結(jié)構(gòu)產(chǎn)品可以在實(shí)際上所有的結(jié)構(gòu)、部件和產(chǎn)品中廣泛地使用，在這些結(jié)構(gòu)、部件和產(chǎn)品中，使用金屬作為支撐和承載結(jié)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)及其部件、傳動(dòng)裝置例如齒輪、整體金屬結(jié)構(gòu)、空間技術(shù)、輕質(zhì)結(jié)構(gòu)技術(shù)、機(jī)動(dòng)車、水用機(jī)動(dòng)車，飛行設(shè)備，運(yùn)輸技術(shù)、與保健相關(guān)的裝置和部件、保護(hù)裝置、運(yùn)動(dòng)設(shè)備、食品和化學(xué)工業(yè)、國(guó)防技術(shù)(例如武器和射彈)。
[0056]即將或已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面對(duì)本發(fā)明的不同實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明的一個(gè)方面的任一實(shí)施例可以應(yīng)用于本發(fā)明的同一方面，也可單獨(dú)或結(jié)合其它實(shí)施例應(yīng)用于本發(fā)明的其它方面。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0057]將參照附圖通過(guò)實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，其中:
[0058]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的SPD設(shè)備的主視圖，其中應(yīng)用了 SPD方法；
[0059]圖2示出了圖1中的sro設(shè)備，其中材料被供給至中部并且材料的一個(gè)區(qū)域在中部的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中變形；
[0060]圖3示出了圖1中的SPD設(shè)備，其中材料的一個(gè)或兩個(gè)區(qū)域在中部的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中變形；并且
[0061]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的sro設(shè)備的主視圖，其中材料的一個(gè)區(qū)域發(fā)
生變形。
【具體實(shí)施方式】
[0062]在以下的說(shuō)明中，相同的數(shù)字指示相同的元件?？赡芤远喾N不同的設(shè)備構(gòu)造來(lái)實(shí)施所述的處理，而無(wú)需在此盡述。應(yīng)當(dāng)理解所示附圖并非完全成比例，并且附圖主要用于說(shuō)明本發(fā)明的一些示例實(shí)施例。
[0063]圖1至圖3示出了應(yīng)用sro方法的設(shè)備100的主視圖。
[0064]在SPD設(shè)備100中使金屬材料I變形以形成例如UFG或納米材料。設(shè)備100包括:材料流經(jīng)通道，其沿第一方向5設(shè)置并且包括:入口通道2和出口通道4 ;以及擠壓通道3(擠壓部)，其設(shè)置在設(shè)備的中部并處于入口通道和出口通道之間，在入口通道、擠壓通道和出口通道中，材料I設(shè)置為沿第一方向5運(yùn)動(dòng)。在變形過(guò)程中，無(wú)需使材料處于極大應(yīng)力狀態(tài)。擠壓通道3相對(duì)于入口通道和出口通道沿第二方向6往復(fù)運(yùn)動(dòng)，該第二方向6與第一方向5相交。入口通道2的離開端2’和擠壓通道3的第一端3’在其位置處形成第一擠壓區(qū)域7，而擠壓通道3的第二端3’ ’和出口通道4的起始端4’在其位置處形成第二擠壓區(qū)域8。材料I的晶粒尺寸可在一個(gè)或兩個(gè)擠壓區(qū)域中變形為小于I U m、在納米材料的情況下優(yōu)選為0.1至Iym或更大的尺寸。優(yōu)選地，材料在擠壓通道3的支撐下運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，材料沿至少一個(gè)第二方向6往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在圖1至圖3中，所述往復(fù)運(yùn)動(dòng)為上下運(yùn)動(dòng)。
[0065]優(yōu)選地，設(shè)備包括用于沿流經(jīng)通道2、3、4供給材料的引導(dǎo)輥9?？山柚谝龑?dǎo)輥來(lái)推送或供給材料。如果需要，還可使坯件在處理過(guò)程中旋轉(zhuǎn)。當(dāng)然，材料可在第一擠壓區(qū)域7中完全變形從而在材料中發(fā)生反復(fù)剪切擠壓，然而這并不會(huì)導(dǎo)致材料斷裂。
[0066]在圖1所示的處理階段中，為進(jìn)行變形將材料I的前端I’經(jīng)由入口通道2沿第一方向5供給至由擠壓通道3形成的中部。材料被支撐在入口通道中，通過(guò)沿第二方向6運(yùn)動(dòng)的中部開始對(duì)材料進(jìn)行反復(fù)擠壓，并且材料被循環(huán)向前供給。設(shè)備包括用于將材料引導(dǎo)至設(shè)備100的引導(dǎo)輥9。
[0067]在圖2所示的處理階段中，為進(jìn)行變形將材料的前端I’沿第一方向5供給至由擠壓通道3形成的中部，通過(guò)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的中部沿第二方向6對(duì)材料進(jìn)行擠壓，并且材料被循環(huán)向前供給。中部形成了擠壓部，在該擠壓部中，材料在虛線7所示的第一擠壓區(qū)域中變形。
[0068]在圖3所示的處理階段中，材料的前端I’經(jīng)由擠壓通道3沿第一方向5引導(dǎo)至出口通道4。通過(guò)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的中部使材料在第二方向6上發(fā)生變形，并且材料被循環(huán)向前供給。中部形成了擠壓部，在該擠壓部中，材料在虛線7所示的第一擠壓區(qū)域和虛線8所示的第二擠壓區(qū)域中變形。
[0069]應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，可以通過(guò)在相同位置沿往復(fù)方向多次運(yùn)動(dòng)擠壓部3并且使材料I返回至變形開始前的相同中間位置而在擠壓區(qū)域7、8中使變形強(qiáng)化。
[0070]圖4示出了 sro設(shè)備100，其中材料I在一個(gè)擠壓及剪切區(qū)域中變形。與圖2中的設(shè)備相比，圖4中的設(shè)備缺少了擠壓部3 (擠壓通道)之后的出口通道。因此，材料僅在第一擠壓區(qū)域7中變形。
[0071]前述說(shuō)明提供了本發(fā)明的某些實(shí)施例的非限定性實(shí)例。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言顯然本發(fā)明不限于所示出的具體細(xì)節(jié)。可以使用所述實(shí)施例的某些特征而無(wú)需使用所有其它特征。
[0072]如此，應(yīng)當(dāng)將前述說(shuō)明僅看做是對(duì)本發(fā)明主旨的闡述，而非其限制。因此，本發(fā)明的范圍僅由所附專利權(quán)利要求書限定。
【權(quán)利要求】
1.一種sro處理方法，包括使金屬材料(I)在設(shè)備(loo)中變形，所述設(shè)備(loo)包括擠壓部(3)和沿第一方向(5)設(shè)置的材料流經(jīng)通道(2，3，4)，其特征在于，所述方法包括:沿所述第一方向(5)供給金屬材料(I)以使所述材料無(wú)需處于極大應(yīng)力狀態(tài)；以及通過(guò)所述擠壓部(3)沿與所述第一方向相交的至少一個(gè)第二方向(6)往復(fù)地?cái)D壓所述材料并且使所述材料的晶粒尺寸變小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理方法，其特征在于，在剪切工具(2’，3’；3’’，4’)之間的剪切處理中使材料(I)變形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理方法，其特征在于，在剪切不導(dǎo)致斷裂的剪切處理中使材料(I)變形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的處理方法，其特征在于，在相同的擠壓位置(7，8 )處重復(fù)使材料(I)變形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的處理方法，其特征在于，在材料的不同方向上重復(fù)使材料(I)變形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的處理方法，其特征在于，在相對(duì)于材料的供給方向(5)的不同方向(6)上擠壓材料(I)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的處理方法，其特征在于，通過(guò)所述流經(jīng)通道沿所述第一方向(5)供給所述材料(1)，所述流經(jīng)通道包括沿所述第一方向布置的入口通道(2)和其后的擠壓通道(3)，并且通過(guò)使由所述擠壓部(3)構(gòu)成的所述擠壓通道(3)沿至少一個(gè)第二方向(6)相對(duì)于所述供給方向(5)往復(fù)運(yùn)動(dòng)而形成使材料變形的變形力。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述 的處理方法，其特征在于，通過(guò)所述流經(jīng)通道沿所述第一方向(5 )供給所述材料(I)，所述流經(jīng)通道包括沿所述第一方向布置的入口通道(2 )和出口通道(4)以及位于二者之間的擠壓通道(3)，并且通過(guò)使所述擠壓通道(3)沿至少一個(gè)第二方向(6)相對(duì)于所述供給方向和出口方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)而形成使材料變形的變形力。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一權(quán)利要求所述的處理方法，其特征在于，在第一擠壓區(qū)域(7)中使材料變形，所述第一擠壓區(qū)域(7)由所述入口通道(2)的離開端(2’)和所述擠壓部(3)的起始端(3’)形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述的處理方法，其特征在于，在第二擠壓區(qū)域(8)中使材料變形，所述第二擠壓區(qū)域(8)由所述擠壓通道(3)的離開端(3’’)和所述出口通道(4)的起始端(4’)形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一權(quán)利要求所述的處理方法，其特征在于，使已變形的材料(I)返回至所述材料在變形開始前所處的與所述入口通道(2)對(duì)齊的相同位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一權(quán)利要求所述的處理方法，其特征在于，在供給過(guò)程中使所述材料轉(zhuǎn)動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一權(quán)利要求所述的處理方法，其特征在于，在sro變形后使所述材料冷成形。
14.一種用于使金屬材料(I)變形為sro材料的設(shè)備(100)，所述設(shè)備包括擠壓部(3)和沿第一方向(5)設(shè)置的材料流經(jīng)通道(2，3，4)，其特征在于，所述流經(jīng)通道(2，3，4)包括材料入口通道(2)和其后的擠壓部(3)，在所述入口通道和所述擠壓部中所述材料設(shè)置為沿第一軸向方向(5)運(yùn)動(dòng)從而所述材料無(wú)需處于極大應(yīng)力狀態(tài)，并且所述設(shè)備構(gòu)造為通過(guò)所述擠壓部沿與所述第一方向相交的第二方向(6)相對(duì)于所述入口通道往復(fù)地?cái)D壓所述材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括剪切工具，所述剪切工具一方面設(shè)置在可沿所述第二方向(6)運(yùn)動(dòng)的擠壓部(3)的邊緣上，另一方面設(shè)置在所述流經(jīng)通道的與所述擠壓部相鄰的部分(2，4)上。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的設(shè)備，其特征在于，所述擠壓部包括擠壓通道(3)，所述擠壓通道(3 )形成入口通道(2 )之后的流經(jīng)通道的部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，所述入口通道(2)的離開端(2’)和所述擠壓通道(3)的起始端(3’)在其位置處形成第一擠壓區(qū)域(J)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征在于，所述流經(jīng)通道(2，3，4)在所述第一方向(5 )上包括在所述擠壓通道(3 )之后的出口通道(4 )，并且所述擠壓通道(3 )的出口端(3 ’ ’)和所述出口通道(4 )的起始端(4 ’)在其位置處形成所述第二擠壓區(qū)域(8 )。
19.根據(jù)權(quán)利要求14至18中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所述材料(I)設(shè)置為在擠壓部(3)的支撐下沿所述第二方向(6)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求14至19中任一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備設(shè)置為在所述材料(I)上施加剪切變形力而不由剪切導(dǎo)致斷裂。
【文檔編號(hào)】C21D7/10GK103492098SQ201280014932
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月24日
【發(fā)明者】V·沃拉南, M·哈格, J·拉基沃拉 申請(qǐng)人:福拉韋高級(jí)金屬有限公司