本發(fā)明涉及金屬塑性加工及成形技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種扇葉形結(jié)構(gòu)凸臺模面的輕合金杯形件旋轉(zhuǎn)擠壓成形方法。

背景技術(shù)：

杯形構(gòu)件是航空航天、國防軍工、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域最具代表性的結(jié)構(gòu)形式之一，是反向擠壓技術(shù)的典型制件。反向擠壓鍛件的形狀和尺寸精度精確、切削余量少、綜合力學(xué)性能好，具有“高效、優(yōu)質(zhì)、低能耗”的特點，在技術(shù)和經(jīng)濟上有很高的使用價值。采用傳統(tǒng)反擠壓成形工藝制備的杯形構(gòu)件，需要多道次鐓粗拔長制坯才能達到理想的細晶強化效果，生產(chǎn)效率較低。一直以來，國內(nèi)外學(xué)者針對杯形構(gòu)件的成形工藝及性能優(yōu)化做了大量的研究和報道，“鎂合金杯形構(gòu)件的環(huán)形通道轉(zhuǎn)角擠壓成形模具及方法”、“一種鎂合金高性能杯形件的差速擠壓成形模具及方法”、“一種均質(zhì)高強韌化鎂合金杯形構(gòu)件旋轉(zhuǎn)擠壓方法”等都是不斷探索和改進杯形構(gòu)件反向擠壓成形技術(shù)，提高杯形構(gòu)件的綜合力學(xué)性能方面做出努力。而壓扭變形工藝源于20世紀50年代末前蘇聯(lián)學(xué)者對平砧鐓粗工藝缺陷的改造——對上平砧的軸向直線運動復(fù)合一個繞軸向的旋轉(zhuǎn)運動，將有害摩擦變成有益剪切作用，解決了鐓粗變形時摩擦帶來的不利影響。目前實際生產(chǎn)應(yīng)用的高壓扭轉(zhuǎn)是壓扭變形工藝的一種特殊情況，屬于大塑性變形方法，能制備塊狀超細晶材料；其制備工藝為：變形體在平壓頭與凹模之間承受約幾千mpa的壓力作用，同時平壓頭或凹模旋轉(zhuǎn)，變形體還受到強烈的剪切力作用，從而獲得很大塑性變形。這種高壓與扭轉(zhuǎn)的復(fù)合加載方式產(chǎn)生的劇烈塑性變形能有效地將材料晶粒細化至微納米量級，獲得無疏松孔洞的材料，避免了殘留孔隙對材料產(chǎn)生的不良影響。在高壓扭轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，有學(xué)者對凸模和凹模也做出了改進，例如已公開的中國專利公開號為cn103878196a專利名稱為“一種均質(zhì)高強韌化鎂合金杯形構(gòu)件旋轉(zhuǎn)擠壓方法”是一種沖頭和凹模底部端面開槽的新型旋轉(zhuǎn)擠壓成形方法，該發(fā)明方法通過合理的工藝參數(shù)控制，杯形件整體上成形效果較好，塑性變形很大，分布相對比較均勻，但同時也存在一些局限，該方法對工藝參數(shù)較為敏感，如果工藝參數(shù)控制不當，在生產(chǎn)中很容易產(chǎn)生折疊和開裂等缺陷。諸如此類的，目前，國內(nèi)外已成功開發(fā)了上/下工作臺旋轉(zhuǎn)的成形液壓機，但是利用這些液壓機的壓扭成形工藝，鍛件成形效果并不太理想，容易產(chǎn)生折疊或裂紋等缺陷，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用存在一定的局限性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種輕合金杯形件旋轉(zhuǎn)擠壓成形方法，目的在于改善鎂合金的成形性，獲得大塑性變形，提高成形構(gòu)件的綜合力學(xué)性能，克服傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)擠壓成形過程中成形效果不佳，容易產(chǎn)生折疊或裂紋等缺陷。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種輕合金杯形件旋轉(zhuǎn)擠壓成形方法，包含如下步驟：

(1)、坯料下料；

(2)、均勻化熱處理，制備鍛壓成形所用毛坯；

(3)、成形前準備：將均勻化熱處理好的坯料加熱到熱擠壓溫度并保溫，并將輕合金杯形件旋轉(zhuǎn)擠壓成形模具預(yù)熱至坯料成形溫度以上30℃-50℃并保溫，將預(yù)熱保溫后的模具安裝在液壓機上；所述的模具包含沖頭、成形凹模、頂桿，沖頭為“丁”字形回轉(zhuǎn)件；沖頭與坯料接觸的那一端為“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面；成形凹模為環(huán)形回轉(zhuǎn)體；成形凹模內(nèi)腔側(cè)壁上設(shè)有多個弧面凹槽，均布于成形凹模內(nèi)腔側(cè)壁上，成形凹模內(nèi)腔側(cè)壁設(shè)有一定的拔模斜度；給沖頭的工作帶及凸臺及成形凹模腔內(nèi)均勻噴抹水基石墨潤滑劑，并將加熱好的坯料放入成形凹模內(nèi)腔中，等待擠壓變形；

(4)、“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面沖頭在成形液壓機可旋轉(zhuǎn)的上工作臺帶動下向下運動，此時上工作臺不旋轉(zhuǎn)，只做向下運動；

(5)、隨著“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面沖頭向下運動，沖頭先接觸到成形凹模腔內(nèi)的待擠壓坯料，繼續(xù)向下運動，使得部分金屬陸續(xù)流入到?jīng)_頭端面工作帶以下凸臺的“扇葉”面區(qū)域，同時坯料外圍部分金屬陸續(xù)流入到成形凹模內(nèi)腔壁凹槽內(nèi)，直至成形液壓機上工作臺運動到規(guī)定位置；

(6)、成形液壓機上工作臺帶動“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面沖頭開始旋轉(zhuǎn)，一邊勻速旋轉(zhuǎn)一邊勻速向下運動，進行杯形構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)擠壓成形工序，直至成形液壓機上工作臺運動到規(guī)定位置；

(7)、成形完畢：成形液壓機上工作臺停止旋轉(zhuǎn)運動，且停止向下運動后，上工作臺反向抬升，直至行程復(fù)位，然后頂桿在液壓機頂出缸的作用下上升，將擠壓成形的杯形件從成形凹模的模腔內(nèi)頂出，然后退回到貫通孔，如此循環(huán)。

本發(fā)明的設(shè)計原理為：本發(fā)明的“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面沖頭與坯料接觸的那端端面采用對稱半圓錯位“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面，有利于旋轉(zhuǎn)擠壓時金屬流動，錯位處的凸臺采用大角度的倒斜角，凸臺正視圖類似“扇葉”狀?！吧热~”形結(jié)構(gòu)凸臺的中部為平面，繞軸做旋轉(zhuǎn)運動時為圓形平面，這是由于繞軸扭轉(zhuǎn)時，橫截面上任意點的剪應(yīng)力與該點到圓心的距離成正比；距圓心等距離的各點處的剪應(yīng)力都相等，剪應(yīng)力的方向與半徑垂直；在圓柱軸心部位的剪應(yīng)力很小，相應(yīng)剪應(yīng)力所起的作用也不明顯。而沖頭的“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面，主要用于增加坯料和沖頭端面接觸時的摩擦力，變被動摩擦為促進金屬促進金屬流動的主動摩擦，通過主動摩擦力給坯料施加扭矩作用，從而使坯料受到較大的扭矩力，壓扭過程中迫使坯料產(chǎn)生高度方向的壓縮變形和橫截面上的剪切變形，消除擠壓成形中摩擦的有害作用，迫使坯料發(fā)生大塑性變形。

本發(fā)明的成形凹模為環(huán)形回轉(zhuǎn)體，在凹模內(nèi)腔側(cè)壁上開有數(shù)個均勻分布的弧面凹槽，凹槽弧面張角為120°，弧面與成形凹模內(nèi)腔壁連接處倒圓角，防止坯料在壓扭成形過程中打轉(zhuǎn)而造成坯料外表不同程度的損傷，且有利于旋轉(zhuǎn)擠壓成形時大高徑比坯料的扭矩傳遞；凹模內(nèi)腔側(cè)壁設(shè)置了一定的拔模斜度(0.5°-1°)，便于坯料反擠壓成形過程中的金屬流動和擠壓完成后杯形件從凹模中的取出。

本發(fā)明有益效果為：本發(fā)明與傳統(tǒng)反擠壓成形技術(shù)相比，有效提高了變形體內(nèi)部靜水壓力，沖頭采用對稱半圓錯位“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面設(shè)計，實現(xiàn)了坯料在壓扭過程中，金屬沿垂直于“扇葉”面的法線方向受壓，通過改變變形體內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，使接觸面及接觸面附近的金屬產(chǎn)生大的扭矩力，迫使坯料產(chǎn)生高度方向的壓縮變形和橫截面上的剪切變形，從而極大程度破碎晶粒內(nèi)部枝狀組織和雜質(zhì)，迫使合金材料獲得巨大的塑性變形，可以細化晶粒組織至亞微米級甚至納米量級，形成具有大角晶界的細晶結(jié)構(gòu)，保證擠壓成形構(gòu)件的組織均勻，降低擠壓成形構(gòu)件性能異向性。不需要反復(fù)鐓粗或拔長制坯破碎樹枝狀組織和碎化雜質(zhì)，直接利用軸向壓力和切向剪切的同時作用就可獲得極大的塑性應(yīng)變，大幅增強合金材料的形變強化效果，并縮短了高強韌化合金杯形構(gòu)件的制造流程。

本發(fā)明與壓扭成形(高壓扭轉(zhuǎn))相比，沖頭采用對稱半圓錯位“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面設(shè)計，成形凹模采用內(nèi)腔壁均布凹槽的設(shè)計，有利于旋轉(zhuǎn)擠壓成形時大高徑比坯料的扭矩傳遞。能實現(xiàn)擠壓成形任意高度的坯料，突破了壓扭成形(高壓扭轉(zhuǎn))只能用于制備尺寸較小的扁薄工件的局限。“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面設(shè)計使得與沖頭接觸的坯料端面產(chǎn)生劇烈的剪切變形，從而使得擠入沖頭的“扇葉”面溝槽部位的金屬在沖頭繞軸旋轉(zhuǎn)運動中連續(xù)充填(“凸起-抹平-凸起-抹平……”)，使變形區(qū)金屬產(chǎn)生巨大的剪切變形，細化晶粒、破碎樹枝狀組織和雜質(zhì)能力更強，形變強化效果更為突出，此外，本發(fā)明的擠壓成形杯形構(gòu)件軸向的載荷要求更低，設(shè)備使用壽命更高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是坯料在待擠壓時本發(fā)明的工作狀態(tài)示意圖；

圖2是坯料在擠壓成形時本發(fā)明的工作狀態(tài)示意圖；

圖3是坯料在擠壓完成后被頂出時本發(fā)明的工作狀態(tài)示意圖；

圖4是“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面沖頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是“一”字形分布的“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面沖頭的仰視圖；

圖6是“丫”字形分布的“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面沖頭的仰視圖；

圖7是“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面沖頭扭壓復(fù)合加載示意圖；

圖8是成形凹模的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是圖8中a-a方向的剖視圖；

圖10是實施例中圓柱形坯料剖視圖；

圖11是實施例中空心坯料剖視圖；

圖12是實施例中空心坯料在旋轉(zhuǎn)擠壓成形時示意圖；

圖13是實施例中空心坯料旋轉(zhuǎn)擠壓成形后得到的底部帶孔的筒形件剖視圖。

附圖標記說明：

1、沖頭；2、成形凹模；3、坯料；4、下墊板；5、定位銷；6、頂桿；7、緊固件；8、下模板；9、頂塊；10、貫通孔；11、“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面；12、弧面凹槽；13、工作帶；14、凸臺；15、圓形平面；16、空心坯料；17、空心坯料中間內(nèi)孔。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步的說明。

參看圖1-3、8-9所示，本具體實施方式采用的技術(shù)方案是：它包含沖頭1、成形凹模2、下墊板4、下模板8、頂塊9、頂桿6；所述的沖頭1設(shè)在成形凹模2的上方；沖頭1與成形凹模2之間設(shè)有坯料3；沖頭1為“丁”字形回轉(zhuǎn)件；沖頭1與坯料3接觸的那一端為“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面11；成形凹模2為環(huán)形回轉(zhuǎn)體；成形凹模2內(nèi)腔側(cè)壁上設(shè)有多個弧面凹槽12，均布于成形凹模內(nèi)腔側(cè)壁上，成形凹模內(nèi)腔側(cè)壁設(shè)有一定的拔模斜度；成形凹模2設(shè)在下墊板4的上方；下墊板4設(shè)在下模板8的上方；成形凹模2、下墊板3通過緊固件7及定位銷5與下模板8連接；成形凹模2的內(nèi)腔內(nèi)設(shè)有頂塊9；頂塊9與成形凹模2的內(nèi)腔腔壁間隙配合；頂塊9的底面放置在下墊板4上；頂塊9底面設(shè)有螺紋孔；下墊板4和下模板8的中部設(shè)有貫通孔10；貫通孔10內(nèi)設(shè)有頂桿6；頂桿6的頂端與頂塊9螺紋連接；

參看圖4所示，所述的“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面11包含一定厚度的工作帶13及一定厚度的凸臺14，凸臺14設(shè)在工作帶13的底端端面中部；凸臺14為“扇葉”形凸臺，“扇葉”形凸臺中間部位為圓形平面15；

參看圖5所示，凸臺14的形狀為“扇葉”形，兩片“扇葉”呈中心對稱分布，即由兩個對稱半圓凸臺錯位分布后倒斜角而成?！吧热~”形凸臺的兩個對稱半圓面的半徑為r3，工作帶圓面半徑為r4，“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺的中部為圓形平面，其半徑為r2；工作帶圓面周徑比“扇葉”所能掃過的最大周徑l2單邊大l0，工作帶圓面形成閉合環(huán)形區(qū)域，不但可以保證“扇葉”形凸臺能提供巨大的扭矩，使待變形坯料在沖頭1旋轉(zhuǎn)擠壓過程中周向受足夠大的剪切力，而且能夠確保沖頭1工作帶13以下接觸面的待變形坯料在沖頭1扭矩作用下平穩(wěn)漸變地從沖頭1的中心凸臺面向“扇葉”面，從“扇葉”面向工作帶13圓面均勻流動，使壓扭變形更加均勻；本具體實施方式中，“扇葉”形凸臺還可以呈“丫”字形分布(參看圖6所示)。

參看圖7所示，“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面11上的工作帶13底部圓角r1的取值范圍為8°-10°，“扇葉”形凸臺的“扇葉”面的水平面傾角α0的取值范圍為15°-60°，“扇葉”形凸臺底部圓角r0的取值范圍為3°-5°。

參看圖8-9所示，成形凹模2的內(nèi)腔側(cè)壁設(shè)有一定錐度的拔模斜度，拔模斜度為0.5°-1°，6-8個弧面凹槽12均布于內(nèi)腔側(cè)壁，每個弧面凹槽12開口角為120°，弧面凹槽12與內(nèi)腔壁連接的邊倒3°-5°的圓角。

參看圖12-13所示，擠壓空心坯料16時，空心坯料16內(nèi)徑為φ2小于凸臺14中心圓面直徑2×r2，保證“扇葉”在旋轉(zhuǎn)擠壓時能完全接觸到待擠壓坯料，根據(jù)旋轉(zhuǎn)擠壓的特點，距離軸心越近，壓扭變形時剪切力越小，“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面中心部分為圓形平面15，正好吻合了空心坯料中間內(nèi)孔17，在旋轉(zhuǎn)擠壓變形過程中不需要剪切變形，從而能夠充分發(fā)揮“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面結(jié)構(gòu)所能達到的壓扭復(fù)合加載，且不影響擠壓空心坯料時底部收口效果。

實施例：

用圓柱體實心坯料制備外徑200mm、內(nèi)徑170mm的7075鋁合金杯狀件為具體實例，對一種“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面的輕合金杯形件旋轉(zhuǎn)擠壓成形方法做詳細介紹。

實施例中所采用的模具部件具體工藝尺寸如下：參看圖7所示，沖頭1的工作帶13直徑d1取170mm，工作帶13底部倒角r1取10°，工作帶13厚度h1取20mm，“扇葉”形凸臺14傾角α0取30°，“扇葉”形凸臺14底部圓角r0取5°；參看圖5、7所示，r4＝d1/2＝85mm，l0＝l1/2＝15mm，r3＝55mm；參看圖8所示，成形凹模2高度為h2＝200mm，內(nèi)腔側(cè)壁拔模斜度為0.5°，側(cè)壁上弧面凹槽12的開口角為120°，弧面凹槽12與內(nèi)腔壁連接的邊倒圓角5°(圖中未示出)；參看圖10所示，坯料3采用圓柱形坯料，尺寸φ1＝200mm，h2＝80mm；

參看圖1-3所示，將沖頭1、成形凹模2、下墊板4、下模板8、頂塊9、頂桿6安裝在上工作臺可旋轉(zhuǎn)的液壓機上，所述的成形凹模2、下墊板4從上到下用緊固件7及定位銷5固定在下模板8上形成整體，下墊板4和下模板8的中部設(shè)有貫通孔10；

所述的頂塊9放置于成形凹模2的內(nèi)腔中，與內(nèi)腔腔壁間隙配合，頂塊9的底面放置在下墊板4上，頂塊9的底面開有螺紋孔，與所述的頂桿6通過螺紋連接；

所述的沖頭1、成形凹模2、貫通孔10、頂塊9、頂桿6位于同一軸線上；所述的頂桿6以來回伸縮的方式從貫通孔10中進入模腔或從模腔退入到貫通孔10中。

參看圖1-3所示，本實施例的旋轉(zhuǎn)擠壓成形方法，包含如下步驟：

1、坯料下料；

2、均勻化熱處理，制備鍛壓成形所用坯料3；

3、成形前準備：將均勻化熱處理好的坯料3加熱到熱擠壓溫度460℃并保溫，并將本發(fā)明所述的一種輕合金杯形件旋轉(zhuǎn)擠壓成形模具預(yù)熱至480℃并保溫4小時，將預(yù)熱保溫后的模具安裝在液壓機上；給沖頭1的工作帶13及“扇葉”形凸臺14和成形凹模2腔內(nèi)均勻噴抹水基石墨潤滑劑，并將加熱好的坯料3放入成形凹模2內(nèi)腔中，等待擠壓變形；

(4)沖頭1在成形液壓機可旋轉(zhuǎn)上工作臺(圖中未示出)的帶動下向下運動，此時上工作臺不旋轉(zhuǎn)，只做向下運動；

(5)隨著沖頭1向下運動，沖頭1先接觸到成形凹模2腔內(nèi)的待擠壓坯料3上表面，以2mm/s的速度繼續(xù)勻速向下運動，使得接觸面金屬陸續(xù)流入到?jīng)_頭1端面工作帶以下凸臺的“扇形”面區(qū)域，同時坯料3外圍部分金屬陸續(xù)流入到成形凹模2內(nèi)腔壁凹槽內(nèi)，直至成形液壓機上工作臺運動到規(guī)定位置(從沖頭1接觸到坯料3開始計算，沖頭1下壓行程15mm)；

(6)成形液壓機上工作臺帶動沖頭1以10°/s(即0.1745rad/s)的速度開始旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向為“扇葉”面前推坯料3的方向；沖頭1一邊以10°/s的速度勻速旋轉(zhuǎn)，一邊以2mm/s的速度勻速下壓，直至運動到規(guī)定位置(從沖頭1接觸到坯料3開始計算，沖頭1下壓行程85mm)；

(7)成形完畢，成形液壓機上工作臺停止旋轉(zhuǎn)運動，停止向下運動后，上工作臺反向抬升，直至上工作臺行程復(fù)位；然后頂桿6在液壓機頂出缸(圖中未示出)的作用下上升，將擠壓成形的杯形件從成形凹模2的模腔內(nèi)頂出(如圖3所示)，隨后退回到貫通孔10，完成一個工作循環(huán)。

本發(fā)明的一種“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面的輕合金杯形件旋轉(zhuǎn)擠壓成形方法與傳統(tǒng)反擠壓成形相比較，具有實質(zhì)性的技術(shù)特點和顯著的效果是：

1、提高了合金材料的成形能力，能使合金材料獲得更大的塑性變形。例如，鎂合金是低塑性材料，即使在高溫下進行塑性變形也極易開裂；本擠壓成形方法有效提高了變形體內(nèi)部靜水壓力，可以極大程度提高鎂合金材料的塑性；與傳統(tǒng)反擠壓相比，本方法所提供的對稱半圓錯位“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面沖頭能變被動摩擦為促進金屬流動的主動摩擦，通過主動摩擦力給坯料施加扭矩作用，迫使坯料產(chǎn)生高度方向的壓縮變形和橫截面上的剪切變形，消除擠壓成形中摩擦的有害作用，迫使坯料發(fā)生大塑性變形。

2、獲得高致密結(jié)構(gòu)，細化組織效果顯著，降低擠壓成形構(gòu)件性能異向性。本發(fā)明的一種“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面的輕合金杯形件旋轉(zhuǎn)擠壓成形方法通過改變合金材料內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，使材料內(nèi)部產(chǎn)生了較大切應(yīng)變量，可極大程度的焊合變形體內(nèi)部孔隙、破碎變形體內(nèi)部鑄態(tài)組織、細化晶粒組織至亞微米級甚至納米量級、形成具有大角晶界的細晶結(jié)構(gòu)，大幅增強合金材料的形變強化效果；本旋轉(zhuǎn)擠壓方法可以提高擠壓成形構(gòu)件的組織均勻性，降低擠壓成形構(gòu)件性能異向性。

3、縮短了輕合金高性能杯形構(gòu)件的制造流程。傳統(tǒng)反擠壓成形塑性變形有限，達不到好的形變強化效果，所以在傳統(tǒng)反擠壓成形前，必須通過多道次圓柱體鐓粗(有時還需要接著進行拔長)制坯來獲得較大的塑性變形；而本發(fā)明的擠壓成形方法，不需要鐓粗或拔長制坯，直接利用軸向壓力和徑向剪切力的同時作用就可獲得極大的塑性應(yīng)變，這有助于破碎樹枝狀組織和碎化雜質(zhì)、大幅增強鋁鎂合金材料的形變強化效果。

本發(fā)明一種“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面的輕合金杯形件旋轉(zhuǎn)擠壓成形方法與其他旋轉(zhuǎn)擠壓成形方法相比較，具有實質(zhì)性的技術(shù)優(yōu)勢和顯著的效果是：

1、能擠壓成形任意高度的坯料，突破了壓扭成形(高壓扭轉(zhuǎn))只能用于制備尺寸較小的扁薄工件的局限。本發(fā)明的沖頭“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面設(shè)計和成形凹模內(nèi)腔側(cè)壁帶均布弧面凹槽的設(shè)計能夠在變形過程中對整個坯料實施穩(wěn)固的扭矩作用，有效降低材料失穩(wěn)，提高可鍛坯料所允許的高徑比。

2、合金材料能獲得更加均勻分布的大塑性變形，細化晶粒的效果更顯著。本發(fā)明的一種“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面的輕合金杯形件旋轉(zhuǎn)擠壓成形方法借助內(nèi)腔側(cè)壁帶均布弧面凹槽的成形凹模對變形坯料的固定，“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面沖頭在旋轉(zhuǎn)擠壓時，形成扭壓復(fù)合加載成形，迫使坯料產(chǎn)生高度方向的壓縮變形和橫截面上的剪切變形，從而使坯料獲得更大的塑性變形。

3、對旋轉(zhuǎn)擠壓成形的杯形件的缺陷消除優(yōu)勢明顯。本發(fā)明的“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面沖頭與變形金屬面接觸，特別是沖頭工作帶及凸臺部分的特定設(shè)計，使得金屬在扭壓復(fù)合加載變形時流動更加流暢，結(jié)合成形凹模內(nèi)腔的特定設(shè)計，使金屬在流動時沒有死角、回流等情況的發(fā)生，從而有效避免了工件開裂和折疊缺陷。

4、借助deform-3d有限元模擬軟件進行模擬分析，進一步驗證了本發(fā)明的一種“扇葉”形結(jié)構(gòu)凸臺模面的輕合金杯形件旋轉(zhuǎn)擠壓成形方法具有良好的成形效果，有效避免了開裂和折疊缺陷，同時沖頭軸向載荷更小。模擬參數(shù)設(shè)置方面，材料導(dǎo)入的是7075鋁合金材料模型，模具和坯料溫度均為460℃，網(wǎng)格劃分為10000，沖頭軸向下壓速度為2mm/s，沖頭繞軸旋轉(zhuǎn)速度0.1745rad/s，摩擦系數(shù)為0.3，第一道工序只有沖頭下壓時，行程設(shè)15mm，第二道工序邊旋轉(zhuǎn)邊擠壓時，行程設(shè)70mm，從模擬結(jié)果可以直觀的看出，等效應(yīng)變的柱狀圖分布較為均勻，折疊角(foldingangle)max：236°，損傷值(damage)max：0.553，avg：0.532。并且，旋轉(zhuǎn)擠壓時沖頭軸向載荷(zload)穩(wěn)定值為2.30×10⁶n左右，約230t，而其他的旋轉(zhuǎn)擠壓方法沖頭軸向載荷(zload)會達到310t，傳統(tǒng)反擠壓甚至更大。進一步論證了本發(fā)明方法的技術(shù)優(yōu)勢。此外，由于能降低變形體軸向的載荷要求，不但節(jié)省了成本，還使設(shè)備的使用壽命大幅度提高。

5、本發(fā)明為鋁鎂合金杯形構(gòu)件提供了一種短流程、高性能、可控性強的制造方法，為制備超細晶高性能杯形件提供了參考。隨著航空航天、國防軍工、交通運輸?shù)妊b備的輕量化水平提高，速度、可靠性、承載能力等戰(zhàn)技指標要求也日益提升，對硬度高、承載能力強、組織相對均勻、各向異性小、綜合力學(xué)性能更加優(yōu)異的超細晶高性能杯形件的需求越來越大，綜合性能要求越來越高。

以上所述，僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其它修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。