一种多向挤压模具及方法

摘要

本发明公开一种多向挤压模具及方法，涉及金属挤压变形技术领域，模具包括挤压凹模、上挤压压头、下挤压压头、侧挤压压头，所述挤压凹模内设有竖直挤压通道与水平挤压通道。本发明通过上挤压压头将坯料挤进竖直挤压通道，坯料遇到下挤压压头后挤进水平挤压通道；撤出上挤压压头，下挤压压头与侧挤压压头同步挤压，直到坯料完全在竖直挤压通道内，此为一个道次挤压；重复上述动作直到达到规定挤压道次后，将下挤压压头撤出，上挤压压头将坯料从竖直挤压通道内挤出。本发明兼具普通挤压、等通道挤压特点，可以实现大应变量变形，从而有效细化晶粒，提高材料力学性能。

权利要求

1.一种多向挤压模具，包括挤压凹模，所述挤压凹模上设置有腔体，用于放置坯料，其特征在于：所述挤压凹模内设有竖直挤压通道与水平挤压通道，所述竖直挤压通道与所述水平挤压通道直径相同，所述水平挤压通道的一端与所述竖直挤压通道连通；所述竖直挤压通道的顶部与所述腔体连通；所述竖直挤压通道内设置有下挤压压头，所述水平挤压通道内设置有侧挤压压头，所述腔体的上方设置有上挤压压头；

所述下挤压压头初始位置位于所述水平挤压通道的下方，所述下挤压压头和所述水平挤压通道的初始距离与所述侧挤压压头和所述竖直挤压通道初始距离相同。

2.一种引用如权利要求1所述的多向挤压模具的多向挤压方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、通过上挤压压头将坯料挤进竖直挤压通道；

S2、坯料遇到下挤压压头后挤进水平挤压通道，撤出上挤压压头；

S3、下挤压压头与侧挤压压头同步挤压，直到坯料完全在竖直挤压通道内，此为一个挤压道次；

S4、重复步骤S1‑S3，当达到规定挤压道次后，将下挤压压头撤出，上挤压压头将坯料从竖直挤压通道内挤出。

3.根据权利要求2所述的多向挤压方法，其特征在于：下挤压压头与水平挤压通道的初始距离以及侧挤压压头与竖直挤压通道的初始距离均为L，其表达式为：L＝0.05σ

式中，σ为材料屈服强度。

说明书

一种多向挤压模具及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及金属挤压变形技术领域，特别是涉及一种多向挤压模具及方法。

背景技术

[0002] 挤压是用压头对放置在凹模中的坯料加压，使之产生塑性流动，从而获得相应于模具的型孔或凹凸模形状的制件的一种压力加工方法。多向挤压是在挤压的基础上使用多
个不同加载方向的压头进行变形。普通多向挤压应变量小，难以制备出微纳米尺寸金属材
料，限制其在剧烈塑性变形工艺中的应用。

[0003] 因此，亟需提供一种多向挤压模具及方法，以解决现有技术中所存在的上述问题。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种多向挤压模具及方法，以解决现有技术中所存在的上述问题，兼具普通挤压、等通道挤压特点，可以实现大应变量变形，从而有效细化晶粒，提高材
料力学性能。

[0005] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种多向挤压模具，包括挤压凹模，所述挤压凹模上设置有腔体，用于放置坯料，所述挤压凹模内设有竖直挤压通道与
水平挤压通道，所述竖直挤压通道与所述水平挤压通道直径相同，所述水平挤压通道的一
端与所述竖直挤压通道连通；所述竖直挤压通道的顶部与所述腔体连通；所述竖直挤压通
道内设置有下挤压压头，所述水平挤压通道内设置有侧挤压压头，所述腔体的上方设置有
上挤压压头。

[0006] 优选的，所述下挤压压头初始位置位于所述水平挤压通道的下方，所述下挤压压头和所述水平挤压通道的初始距离与所述侧挤压压头和所述竖直挤压通道初始距离相同。

[0007] 本发明还公开一种多向挤压方法，包括以下步骤：

[0008] S1、通过上挤压压头将坯料挤进竖直挤压通道；

[0009] S2、坯料遇到下挤压压头后挤进水平挤压通道，撤出上挤压压头；

[0010] S3、下挤压压头与侧挤压压头同步挤压，直到坯料完全在竖直挤压通道内，此为一个挤压道次；

[0011] S4、重复步骤S1‑S3，当达到规定挤压道次后，将下挤压压头撤出，上挤压压头将坯料从竖直挤压通道内挤出。

[0012] 优选的，下挤压压头与水平挤压通道的初始距离以及侧挤压压头与竖直挤压通道的初始距离均为L，其表达式为：

[0013] L＝0.05σ

[0014] 式中，σ为材料屈服强度。

[0015] 本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

[0016] 本发明通过设置水平挤压通道与竖直挤压通道，从而实现一种工艺兼具普通挤压、等通道挤压特点。本发明利用等通道挤压产生的剧烈剪切变形细化晶粒，制备出微纳米
材料；坯料由竖直挤压通道挤入水平挤压通道实现第一次等通道挤压，当侧挤压压头与下
挤压压头同步挤压时，坯料流动方向与竖直挤压通道成45°，再次发生剪切变形，又进行一
次等通道挤压，从而在一个道次内实现了两次等通道挤压，容易获得大的应变。另外本发明
中坯料在挤压通道内反复变形，重复道次时不需要将坯料挤出，使得该工艺操作简单，大大
提高了其工作效率。

附图说明

[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施
例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获
得其他的附图。

[0018] 图1为本发明中挤压初始时各压头位置示意图；

[0019] 图2为本发明中一个道次第一次等通道挤压结束时各压头位置示意图；

[0020] 图3为本发明中一个道次第二次等通道挤压结束时各压头位置示意图；

[0021] 图中：1为上挤压压头、2为第一块坯料、3为第二块坯料、4为第三块坯料、5为挤压凹模、6为下挤压压头、7为侧挤压压头。

具体实施方式

[0022] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0023] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0024] 实施例一

[0025] 如图1‑3所示，本实施例提供了一种多向挤压模具，包括上挤压压头1、第一块坯料2、第二块坯料3、第三块坯料4、挤压凹模5、下挤压压头6、侧挤压压头7。挤压凹模5内加工出
竖直挤压通道与水平挤压通道，且竖直挤压通道与水平挤压通道直径相同，下挤压压头、侧
挤压压头与挤压通道直径相同，且下挤压压头与水平挤压通道初始距离、侧挤压压头与竖
直挤压通道初始距离相同，都为L。

[0026] 其中，不同金属材料由于去塑性变形能力不同，下挤压压头与水平挤压通道初始距离、侧挤压压头与竖直挤压通道初始距离可以采用经验公式确定，公式如下：

[0027] L＝0.05σ

[0028] 式中，L为下挤压压头与水平挤压通道初始距离、侧挤压压头与竖直挤压通道初始距离，σ为材料屈服强度。

[0029] 5A06铝合金坯料在250℃下进行5道次多向挤压，由于5A06铝合金屈服强度为160MPa，下挤压压头与侧挤压压头距离竖直挤压通道与水平挤压通道交汇处距离设置为
8mm。其操作如下：

[0030] S1、上挤压压头1将第一块坯料2挤压进竖直挤压通道，第一块坯料遇到下挤压压头6后挤进水平挤压通道；

[0031] S2、撤出上挤压压头1，下挤压压头6与侧挤压压头7同步挤压，直到第一块坯料2完全在竖直挤压通道内，此时为一个道次挤压；

[0032] S3、重复步骤一、步骤二5次，下挤压压头6撤出，上挤压压头1将第一块坯料从竖直挤压通道内挤出；

[0033] S4、将下挤压压头6重新安装在挤压通道内，并将下挤压压头6、侧挤压压头7调整到初始位置，放入第四块坯料，重复步骤一、步骤二、步骤三，继续进行挤压。

[0034] 6063铝合金坯料在250℃下进行8道次多向挤压，由于6063铝合金屈服强度为170MPa，下挤压压头与侧挤压压头距离竖直挤压通道与水平挤压通道交汇处距离设置为
8.5mm。其操作如下：

[0035] S1、上挤压压头1将第一块坯料2挤压进竖直挤压通道，第一块坯料遇到下挤压压头6后挤进水平挤压通道；

[0036] S2、撤出上挤压压头1，下挤压压头6与侧挤压压头7同步挤压，直到第一块坯料2完全在竖直挤压通道内，此时为一个道次挤压；

[0037] S3、重复步骤一、步骤二8次，下挤压压头6撤出，上挤压压头1将第一块坯料从竖直挤压通道内挤出；

[0038] S4、将下挤压压头6重新安装在挤压通道内，并将下挤压压头6、侧挤压压头7调整到初始位置，放入第四块坯料，重复步骤一、步骤二、步骤三，继续进行挤压。

[0039] 本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依
据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容
不应理解为对本发明的限制。