专利摘要

一种细化晶粒的变截面型腔二次扭转挤压装置及方法，包括：凸模部分、传动机构、动力机构和凹模部分，其中：凸模部分与凹模部分相配合，动力机构与传动机构相连；凸模部分包括上模板和上模，凹模部分包括上圆筒、上板和主模具，上模板设置于上模上，上模与上圆筒相配合且工作状态在液压机滑块作用下进入上圆筒和主模具，上圆筒设置于上板上，主模具设置于上板下并与上圆筒相连，上模在工作时进入上圆筒内。本发明通过改变转动模具的内腔截面形状，使得在挤压的同时，转动变截面型腔模具，材料既有挤压变形又有模具转动带来的剪切变形，实现剧烈塑性变形，成形力小，变形效率高，能达到良好的晶粒细化效果。

权利要求

1.一种细化晶粒的变截面型腔二次扭转挤压装置，其特征在于，包括：凸模部分、传动机构、动力机构和凹模部分，其中：凸模部分通过传动机构与凹模部分相连，动力机构与传动机构相连；凸模部分包括上模板和上模，凹模部分包括上圆筒、上板和主模具，上模板设置于上模上，上模设置于上圆筒内并与上圆筒相配合，上圆筒设置于上板上，主模具设置于上板下并与上圆筒相连，上模在工作时进入上圆筒内；

所述的传动机构包括：圆锥齿轮组、传动轴、深沟球轴承和推力滚子轴承，其中：圆锥齿轮组分别与主模具和传动轴相连，传动轴与动力机构相连，深沟球轴承与传动轴相连，推力滚子轴承与主模具相连。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的主模具内腔为变截面结构。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的装置底部进一步设有：下圆筒、支撑板和底板，其中：支撑板设置于上板和底板之间，下圆筒设置于底板上并与传动机构相连。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述的圆锥齿轮组包括：第一圆锥齿轮和第二圆锥齿轮，其中：第一圆锥齿轮与主模具相连，第二圆锥齿轮与第一圆锥齿轮啮合并与传动轴相连。

5.一种基于上述任一权利要求所述的装置的工艺方法，其特征在于，通过液压机滑块的作用下驱动上模进入上圆筒并接触到其中的坯料后，施加压力于坯料之上；同时主模具在动力机构和传动机构的作用下转动，坯料在上模作用下进入转动的主模具中承受挤压变形的同时，在转动的主模具非轴对称截面型腔作用下产生周向剪切变形，从而实现扭转挤压。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征是，所述方法具体包括以下步骤：

步骤1)将加热圈放在上板上，上圆筒和主模具的一部分被套在其中，启动加热，对模具部分进行预热，将圆形棒材放入加热炉中进行加热，达到指定温度范围后进行保温；

步骤2)将圆形棒材从加热炉中取出，放入上圆筒内；启动电动机和液压机，在指定的电机转速和压机下压速度下使材料产生剧烈塑性变形。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征是，所述的保温时间为30分钟。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征是，所述的变形过程为：在扭转挤压的第一阶段，圆形棒材逐渐扭转挤压过渡为椭圆截面，此后保留一段椭圆截面，再进行扭转挤压的第二阶段，椭圆截面的材料逐渐扭转挤压过渡为圆形截面，此后一直保留圆形截面，完成扭转挤压过程。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种制备超细晶材料棒材塑性加工领域的技术，具体是一种细化晶粒的变截面型腔二次扭转挤压装置及方法。

背景技术

具有超细晶粒的材料不仅具有较好的物理和力学性能，当晶粒尺寸小于10μm时，在一定的温度和应变速率的条件下甚至能够达到超塑性。材料超塑性流动变形抗力小，流动性和填充性极好，能够获得很大的变形。材料具有超塑性的一个重要条件是具有超细晶，采用大塑性变形技术可获得一系列性能优越的超细晶材料。

扭转挤压同样是一种大塑性变形工艺，但是这种工艺制得的材料晶粒虽然得到细化，但由于剪切变形集中在边部位置，边部和心部晶粒的尺寸存在差异，对材料的性能的提升有不利影响。此外，材料的剪切变形主要通过模具与材料之间的摩擦实现，当模具转速较快时，会出现打滑现象，无法体现扭转的效果。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种细化晶粒的变截面型腔二次扭转挤压装置及方法，通过改变转动模具的内腔截面形状和利用传动机构，使得在挤压的同时，转动变截面型腔模具，材料既有挤压变形又有模具转动带来的剪切变形，实现剧烈塑性变形，成形力小，变形效率高，能达到良好的晶粒细化效果。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：凸模部分、传动机构、动力机构和凹模部分，其中：凸模部分与凹模部分相配合，动力机构与传动机构相连；凸模部分包括上模板和上模，凹模部分包括上圆筒、上板和主模具，上模板设置于上模上，上模与上圆筒相配合且工作状态在液压机滑块作用下进入上圆筒和主模具，上圆筒设置于上板上，主模具设置于上板下并与上圆筒相连。

所述的主模具内腔为变截面结构。

所述的装置底部进一步设有：下圆筒、支撑板和底板，其中：支撑板设置于上板和底板之间，下圆筒设置于底板上并与传动机构相连。

所述的传动机构包括：圆锥齿轮组、传动轴、深沟球轴承和推力滚子轴承，其中：圆锥齿轮组分别与主模具和传动轴相连，传动轴与动力机构相连，深沟球轴承与传动轴相连，推力滚子轴承与主模具相连。

所述的圆锥齿轮组包括：第一圆锥齿轮和第二圆锥齿轮，其中：第一圆锥齿轮与主模具相连，第二圆锥齿轮与第一圆锥齿轮啮合并与传动轴相连。

本发明涉及一种基于上述装置的工艺方法，通过液压机滑块驱动上模进入上圆筒并接触到其中的坯料后，施加压力于坯料之上；同时主模具在动力机构和传动机构的作用下转动，坯料在上模作用下进入转动的主模具中承受挤压变形的同时，在转动的主模具非轴对称截面型腔作用下产生周向剪切变形，从而实现扭转挤压。

本发明具体包括以下步骤：

步骤1、将加热圈放在上板上，上圆筒和主模具的一部分被套在其中，启动加热，对模具部分进行预热，将圆形棒材放入加热炉中进行加热，达到指定温度范围后进行保温。

步骤2、将圆形棒材从加热炉中取出，放入上圆筒内；启动电动机和液压机，在指定的电机转速和压机下压速度下使材料产生剧烈塑性变形。

所述的变形过程为：在扭转挤压的第一阶段，圆形棒材逐渐扭转挤压过渡为椭圆截面，此后保留一段椭圆截面，再进行扭转挤压的第二阶段，椭圆截面的材料逐渐扭转挤压过渡为圆形截面，此后一直保留圆形截面，完成扭转挤压过程。

技术效果

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1、通过改变转动模具的内腔截面形状，实现扭转挤压过程中使材料承受挤压变形的同时强迫其配合模具的转动而转动，使材料产生剧烈且均匀的塑性变形，极大地细化晶粒。

2、通过采用变截面的转动模具，可增大模具的转速范围，即使在较高转速下仍能使材料发生剪切变形，而不会出现打滑的现象，进而提高变形效率。

3、主模具具有可替换性，只需另行加工外观相同、内腔不同的模具替换即可改变主要模具内腔形状。

4、采用推力滚子轴承承受主要模具传下的力，极大地减少了主模具与支撑部件之间的摩擦力，降低了对圆锥齿轮组、轴、电机等的要求，进而降低成本，减少能耗。

附图说明

图1为本发明整体剖面结构示意图；

图2为本发明主模具结构示意图；

图中：上模板1、上模2、上圆筒3、轴瓦4、上板5、主模具6、第一圆锥齿轮7、第二圆锥齿轮8、传动轴9、深沟球轴承10、推力滚子轴承11、下圆筒12、支撑板13、底板14、螺钉15、动力机构16、凸模部分17、凹模部分18、传动机构19、圆锥齿轮组20、底座部分21。

具体实施方式

如图1所示，为本实施例涉及的一种细化晶粒的变截面型腔二次扭转挤压装置，其中包含：凸模部分17、传动机构19、动力机构16和凹模部分18，其中：凸模部分17装配到液压机滑块上，传动机构19与凹模部分18相连，凸模部分17与液压机滑块相连，动力机构16与传动机构19相连。

所述的凸模部分17包括：上模板1、上模2；凹模部分18包括：上圆筒3、上板5和主模具6，其中：上模板1通过螺钉15设置于上模2上，上模2设置于上圆筒3内并与上圆筒3相配合，上圆筒3设置于上板5上，主模具6设置于上板5下并与通过轴瓦4上圆筒3相连。

如图2所示，所述的主模具6内腔为变截面结构，自上而下由圆形截面逐渐过渡到椭圆形截面，直径再次减小变为圆形截面。

所述的装置底部进一步设有底座部分21，具体包括：下圆筒3、支撑板13和底板14，其中：支撑板13设置于上板5和底板14之间，下圆筒12设置于底板14上并与传动机构19相连。

所述的传动机构19包括：圆锥齿轮组20、传动轴9、深沟球轴承10和推力滚子轴承11，其中：圆锥齿轮组20分别与主模具6和传动轴9相连，传动轴9设置于底板14上并与动力机构16相连，深沟球轴承10设置于支撑板13上并与传动轴9相连，推力滚子轴承11设置于底板14上并与主模具6相连。

所述的圆锥齿轮组20包括：第一圆锥齿轮7和第二圆锥齿轮8，其中：第一圆锥齿轮7通过连接键与主模具6相连，第二圆锥齿轮8与第一圆锥齿轮7啮合并通过连接键与传动轴9相连。

所述动力机构包括：联轴器、减速器、变频器、减速电机和控制柜，其中：联轴器与传动轴9相连。

本实施例涉及装置的细化晶粒的变截面型腔二次扭转挤压工艺，包括以下步骤：

1、将加热圈放在上板上，上圆筒和主模具的一部分被套在其中，启动加热，对模具部分进行预热，将圆形棒材放入加热炉中进行加热，达到指定温度范围后进行保温。

2、模具温度达到指定范围，圆形棒材达到保温时间后，将圆形棒材从加热炉中取出，放入上圆筒内；启动电动机和液压机，在指定的电机转速和压机下压速度下使材料产生剧烈塑性变形。

所述的保温时间为30分钟。

所述的变形过程为：在扭转挤压的第一阶段，圆形棒材逐渐扭转挤压过渡为椭圆截面，此后保留一段椭圆截面，再进行扭转挤压的第二阶段，椭圆截面的材料逐渐扭转挤压过渡为圆形截面，此后一直保留圆形截面，完成扭转挤压过程，挤出后仍为圆棒材料。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

细化晶粒的变截面型腔二次扭转挤压装置及方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。