本發(fā)明屬于材料擠壓技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種變截面旋擠模具及使用方法。

背景技術(shù)：

鐓粗是金屬材料塑性成形一種基本成形方法，鐓粗能夠有效地細(xì)化材料組織，改善材料的綜合性能。但在材料的鐓粗過程容易出現(xiàn)鼓形，為改善鼓形產(chǎn)生，疊鐓方法可以在一定程度上改善材料的不均勻成形，很大程度增大鐓粗比(南昌航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2004,(1):34-38；鍛壓裝備與制造技術(shù),2008,(6):59-61)。

將鐓粗和擠壓進(jìn)行結(jié)合更大程度上提高了成形的效率，公開號(hào)為cn1827829a的發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N連續(xù)變斷面循環(huán)擠壓制備細(xì)晶材料的方法及裝置，實(shí)質(zhì)上就是將鐓粗和擠壓相結(jié)合的一種新方法，通過擠壓變形和鐓粗變形交替多次進(jìn)行，使得材料獲得累積應(yīng)變量，進(jìn)而材料組織得到細(xì)化。然而該方法工序繁多，成形效率較低。公開號(hào)為cn104874630a，cn103447341a的發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)岢隽藬D壓和扭轉(zhuǎn)相結(jié)合的材料成形方法,也具有工序繁多，成形效率低的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供一種變截面旋擠模具及其使用方法，以解決目前細(xì)晶材料制備方法中存在的工序繁多、成形效率低的問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案：

一種變截面旋擠模具，包括沖頭1和凹模2，凹模2內(nèi)設(shè)置有成型空腔；所述的成型空腔包括導(dǎo)入段3，導(dǎo)入段3的下端連接多級(jí)旋擠段螺紋段4的上端，多級(jí)旋擠段螺紋段4的下端連接導(dǎo)出段5；沖頭1設(shè)置在導(dǎo)入段3內(nèi)。

所述的導(dǎo)入段3橫截面的直徑為d1，導(dǎo)入段的長度為l；所述導(dǎo)出段5的橫截面為圓，導(dǎo)出段5橫截面的直徑為d2，導(dǎo)出段5的長度為l/3；所述的多級(jí)旋擠段螺紋段4包括一級(jí)旋擠段6和二級(jí)旋擠段7；一級(jí)旋擠段6上端面的直徑為d1，二級(jí)旋擠段7螺紋段的下端面的直徑為d2，d1＞d2≥d1/2，多級(jí)旋擠段螺紋段4的長度為l/3，螺距為l/6；沖頭1的圓形橫截面的直徑為d1，沖頭1的長度為5l/4。

所述的多級(jí)旋擠段螺紋段4的橫截面為梯形。

一種變截面旋擠模具的使用方法，其步驟為：

步驟一，準(zhǔn)備：凹模2的成型空腔，所述的成型空腔包括導(dǎo)入段3，導(dǎo)入段3的下端連接多級(jí)旋擠段螺紋段4的上端，多級(jí)旋擠段螺紋段4的下端連接導(dǎo)出段5，在第一預(yù)成形坯料外表面和凹模2的成形型腔上涂抹擠壓潤滑劑；

步驟二，裝配：將第一預(yù)成形坯料放置于的凹模2的成形型腔的導(dǎo)入段3中，第一預(yù)成形坯料的下端面與多級(jí)旋擠段螺紋段4的上端面相接觸，第一預(yù)成形坯料的上端面為擠壓端面，沖頭的一端連接到擠壓裝置的裝夾固定端，另一端為擠壓工作端，與第一預(yù)成形坯料的擠壓端面相接觸；

步驟三，擠壓成形：開啟擠壓裝置，沖頭1以1～10mm/s的擠壓速度擠壓第一預(yù)成形坯料，當(dāng)沖頭1的擠壓工作端面與導(dǎo)入段3的下端面重合時(shí)，關(guān)閉擠壓裝置，停止沖頭1的擠壓運(yùn)行；

步驟四，擠出成形：再開啟擠壓裝置，沖頭1以10～20mm/s的速度提升，當(dāng)沖頭1完全從變截面旋擠模具的凹模2的成形型腔出來時(shí)，將第二預(yù)變形坯料放置于變截面旋擠模具的凹模的成形型腔的導(dǎo)入段3中，開啟擠壓裝置，沖頭以1～10mm/s的擠壓速度擠壓第二預(yù)變形坯料，當(dāng)沖頭1的擠壓端面與導(dǎo)入段3的下端面重合時(shí)，關(guān)閉擠壓裝置，停止沖頭1的擠壓運(yùn)行，第二預(yù)變形坯料會(huì)將第一預(yù)變形坯料擠出變截面旋擠模具的凹模的成形型腔，第一預(yù)變形坯料依次經(jīng)過變導(dǎo)入段3、多級(jí)旋擠段螺紋段4、導(dǎo)出段5的變形，完成第一預(yù)成形坯料的變截面旋擠變形；

步驟五，成形收尾：開啟擠壓裝置，沖頭1以10～20mm/s的速度提升，沖頭1完全從變截面旋擠模具的凹模2的成形型腔出來。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

本發(fā)明通過對(duì)材料實(shí)施變截面旋擠變形，坯料依次通過多級(jí)旋擠段螺紋段4的擠段，實(shí)現(xiàn)了材料的晶粒細(xì)化；可根據(jù)晶粒細(xì)化的需要，任意增加多級(jí)旋擠段的個(gè)數(shù)，成形效率提高；本發(fā)明所需設(shè)備簡單、易于控制、生產(chǎn)工序少、周期短、成本低，易于在生產(chǎn)中實(shí)施、推廣和應(yīng)用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的剖面示意圖。

圖2是本發(fā)明的凹模的成形型腔結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是多級(jí)旋擠段螺紋段的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是多級(jí)旋擠段螺紋段的平面結(jié)構(gòu)簡化示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但不局限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例：預(yù)成形坯料為圓柱體，圓形橫截面的直徑為10mm，圓柱體的長度為45mm。

參照?qǐng)D1所示，一種變截面旋擠模具，包括沖頭1和凹模2，沖頭1的圓形橫截面的直徑為10mm，沖頭1的長度為75mm。

參照?qǐng)D2所示，凹模2內(nèi)設(shè)置有成型空腔；所述的成型空腔包括導(dǎo)入段3，導(dǎo)入段3橫截面的直徑為10mm，導(dǎo)入段3的長度為60mm；導(dǎo)入段3的下端連接多級(jí)旋擠段螺紋段4的上端，多級(jí)旋擠段螺紋段4的下端連接導(dǎo)出段5，多級(jí)旋擠段螺紋段4的上端面與導(dǎo)入段3的下端面重合，多級(jí)旋擠段螺紋段4的上端面的直徑為10mm，多級(jí)旋擠段螺紋段4的下端面與導(dǎo)出段5的上端面重合，多級(jí)旋擠段螺紋段4的下端面的直徑為8mm，螺紋段4的長度為20mm，螺距為10mm，多級(jí)旋擠段螺紋段4的切口為等腰梯形，等腰梯形的上底邊為4mm，等腰梯形的下底邊為5mm，等腰梯形的高為1.6mm；導(dǎo)出段5的橫截面為圓，導(dǎo)出段5橫截面的直徑為7mm，導(dǎo)出段5的長度為20mm；沖頭1設(shè)置在導(dǎo)入段3內(nèi)。

一種變截面旋擠模具的使用方法，其步驟：

步驟一，準(zhǔn)備：凹模的成型空腔，所述的成型空腔包括導(dǎo)入段3，導(dǎo)入段3橫截面的直徑為10mm，導(dǎo)入段3的長度為60mm，導(dǎo)入段3的下端連接多級(jí)旋擠段螺紋段4的上端，多級(jí)旋擠段螺紋段4的下端連接導(dǎo)出段5，多級(jí)旋擠段螺紋段4的上端面的直徑為10mm，多級(jí)旋擠段螺紋段4的下端面與導(dǎo)出段5的上端面重合，多級(jí)旋擠段螺紋段4的下端面的直徑為8mm，多級(jí)旋擠段螺紋段4的長度為20mm，螺距為10mm，多級(jí)旋擠段螺紋段4的切口為等腰梯形，等腰梯形的上底邊為4mm，等腰梯形的下底邊為5mm，等腰梯形的高為1.6mm；導(dǎo)出段5的橫截面為圓，導(dǎo)出段5橫截面的直徑為7mm，導(dǎo)出段5的長度為20mm；在第一預(yù)成形坯料外表面和凹模的成形型腔上涂抹擠壓潤滑劑；

步驟二，裝配：將第一預(yù)成形坯料放置于變截面旋擠模具的凹模2的成形型腔的導(dǎo)入段3中，第一預(yù)成形坯料的下端面與多級(jí)旋擠段螺紋段4的上端面相接觸，第一預(yù)成形坯料的上端面為擠壓端面，沖頭1的一端連接到擠壓裝置的裝夾固定端，另一端為擠壓工作端，與第一預(yù)成形坯料的擠壓端面相接觸，沖頭1的圓形橫截面的直徑為10mm，沖頭1的長度為75mm；

步驟三，擠壓成形：開啟擠壓裝置，沖頭1以8mm/s的擠壓速度擠壓第一預(yù)成形坯料，當(dāng)沖頭1的擠壓工作端面與變截面旋擠模具的導(dǎo)入段3的下端面重合時(shí)，關(guān)閉擠壓裝置，停止沖頭1的擠壓運(yùn)行；

步驟四，擠出成形：再開啟擠壓裝置，沖頭1以15mm/s的速度提升，當(dāng)沖頭1完全從變截面旋擠模具的凹模2的成形型腔出來時(shí)，將第二預(yù)變形坯料放置于變截面旋擠模具的凹模2的成形型腔的導(dǎo)入段3中，開啟擠壓裝置，沖頭1以8mm/s的擠壓速度擠壓第二預(yù)變形坯料，當(dāng)沖頭1的擠壓端面與變截面旋擠模具的導(dǎo)入段3的下端面重合時(shí)，關(guān)閉擠壓裝置，停止沖頭1的擠壓運(yùn)行，第二預(yù)變形坯料會(huì)將第一預(yù)變形坯料擠出變截面旋擠模具的凹模2的成形型腔，第一預(yù)變形坯料依次經(jīng)過變截面旋擠模具的導(dǎo)入段3、多級(jí)旋擠段螺紋段4、導(dǎo)出段5的變形，完成第一預(yù)成形坯料的變截面旋擠變形；

步驟五，成形收尾：開啟擠壓裝置，沖頭1以15mm/s的速度提升，沖頭1完全從變截面旋擠模具的凹模2的成形型腔出來。