所屬領域

本發明涉及鋁鎂合金大塑性變形領域，特別涉及一種鋁鎂合金旋轉擠壓成形專用模具。

背景技術：

擠壓是塑性成形中較為推崇的一種精密成形方法。傳統擠壓是指用沖頭對凹模模腔中的坯料加壓，使材料發生體積轉移，從而獲得與模具型腔對應的制件的一種壓力加工方法。擠壓時，坯料處于三向壓應力狀態下，在這樣的狀態下，材料可以充分發揮其塑性，對于塑性不太好不易加工的坯料，擠壓成形也能達到較好的成形效果。但是對于低塑性的材料而言，即使經過擠壓成形，最終成形工件的力學性能較低，甚至由于局部變形不均，導致難以達到技術要求。擠壓時產生不均勻變形的主要原因如下：(1)變形金屬與模具之間存在著摩擦力；(2)各部分金屬流動阻力不一致；(3)變形金屬的組織結構不均勻；(4)模具工作部分的形狀與尺寸不合理。這些因素導致擠壓后的金屬存在強烈的各向異性，極大地制約了擠壓成形工藝的發展。

現有采用旋轉擠壓的方法。旋轉擠壓成形技術，是一種在傳統擠壓的基礎上施加扭矩的新型擠壓方法。在成形過程中對凸模或凹模施加轉動，通過改變變形體內部應力應變狀態，產生較大剪切應變量，可細化晶粒，形成具有大角晶界的細晶結構，保證擠壓成形構件的組織均勻，降低成形構件性能異向性。這種加載方式可以讓變形體一方面形成軸向壓縮，另一方面扭矩會導致切向剪切應變形產生。旋轉擠壓是一種復合加載變形工藝，通過對變形體施加復合強剪應力場，有效控制并且使得接觸摩擦向有益方向轉化，從而達到大幅度改變材料內部應力狀態，改善傳統壓力加工工藝的目的。

技術實現要素：

本發明提供一種鋁鎂合金旋轉擠壓成形專用模具，該模具顯著降低軸向擠壓力，使成形件變形更加均勻，提高了成形工件的力學性能。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種鋁鎂合金旋轉擠壓成形專用模具，包括凸模、凹模，凸模工作帶的端部設置一個梯形截面凹槽，凸模的內部做成中空，中空的截面積相等，凹模的模腔周壁設有至少兩個對稱的軸向凹槽，凹模的夾持部位內部也做成空腔，空腔中放置凹模電加熱器。

所述的凹模的空腔中放置凹模電加熱器。

所述的凹模的模腔底部放置坯料部位做成鑲塊形式，鑲塊中部設有內孔，用于焊接熱電偶絲，然后連同鑲塊一同放入凹模模腔底部。

所述的凹模的模腔周壁設有6個對稱的軸向凹槽。

所述凸模的中空中放置凸模電加熱器。

本發明通過凸模工作帶的端部設置一個梯形截面凹槽，在擠壓成形過程中利用梯形截面凹槽內的金屬形成對整體金屬的扭矩，凹模的模腔周壁設有對稱的軸向凹槽，利用在擠壓過程中流入軸向凹槽的金屬坯料與凹模達到同步旋轉，同時對凸模、凹槽進行加熱，以使擠壓件加熱趨于均勻，另外本發明通過凹模的旋轉，還有軸向凹槽一定程度上對軸向凹槽的金屬坯料的導流，顯著降低了對坯料的軸向加載力，可減小成形載荷及設備噸位，從而實現“小設備干大活”的目的。

附圖說明

圖1是本發明的凸模剖視圖；

圖2是圖1中a向視圖；

圖3是圖1中b向視圖；

圖4是圖3中c向視圖；

圖5是本發明的凹模剖視圖；

圖6是本發明的凹模的鑲塊剖視圖；

圖7是圖5中d向視圖；

圖8是圖5中e向視圖；

圖9是本發明旋轉擠壓成形鋁鎂合金杯形件的方法示意圖一；

圖10是本發明旋轉擠壓成形鋁鎂合金杯形件的方法示意圖二；

圖11是本發明旋轉擠壓成形鋁鎂合金杯形件的方法示意圖三；

圖12是本發明旋轉擠壓成形鋁鎂合金杯形件的方法示意圖四；

圖13是本發明旋轉擠壓成形鋁鎂合金杯形件的方法示意圖五；

圖14是本發明的鋁鎂合金杯形件剖視圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

如圖1～圖8、圖9所示，一種鋁鎂合金旋轉擠壓成形專用模具1，包括凸模2、凹模3，凸模工作帶21的端部22設置一個梯形截面凹槽23，以方便在成形過程中利用該梯形截面凹槽23內的金屬形成對整體金屬的扭矩；為保證坯料的加熱效率及凸模的使用壽命，凸模2的內部做成中空24，中空的截面積相等，凹模模腔30的周壁31設有6個對稱的軸向凹槽32，在凸模2正向擠壓的同時，利用在擠壓過程中流入軸向凹槽32的金屬使坯料與凹模3達到同步旋轉，為保證坯料的加熱均勻性，凹模的夾持部位34內部也做成空腔33。另外，為了保證熱電偶絲焊接的方便以及防止其在變形過程中脫落，凹模3的模腔底部35放置坯料部位做成鑲塊36形式，鑲塊36中部設有內孔37，用于焊接熱電偶絲(圖未示出)，然后連同鑲塊36一同放入凹模3的模腔底部35，方便操作。

本發明鋁鎂合金旋轉擠壓成形專用模具顯著降低軸向擠壓力，使成形件變形更加均勻，可應用在gleeble3500(熱模擬試驗機)扭轉單元上實現旋轉擠壓成形工藝，為旋轉工藝參數的物理模擬奠定基礎，。在扭轉試驗中，gleeble3500試樣一端的周向運動被約束，另一端則由伺服控制下的液壓裝置驅動旋轉，扭轉試樣標距全長內溫度梯度沿軸向的分布不均，會明顯加重非均勻應變的程度，經測溫元件傳感，系統對扭轉試樣實施載荷與溫度的動態程序控制。因此，通過對鋁鎂合金旋轉擠壓成形專用模具結構尺寸的合理設計以及溫度分布的得力控制以使內部的試樣加熱趨于均勻，實現了對試樣高效率均勻加熱的，實現扭轉試驗的成形參數的動態測試。

本發明如果凸模2的中空24中放置凸模電加熱器(圖未示出)，凹模3的空腔33中放置凹模電加熱器(圖未示出)，也可以用于普通的擠壓機上使用。

如圖9～圖14、圖3、圖4、圖7所示，使用本發明的鋁鎂合金旋轉擠壓成形專用模具1成形鋁鎂合金杯形件的方法是：

(1)、下料，取一段柱形坯料4；

(2)、旋轉擠壓，將柱形坯料4放入凹模模腔30中，將凸模2伸入凹模模腔30中進行正向擠壓和加熱，同時凹模3進行旋轉和加熱，以達到邊旋轉，邊擠壓的效果，在凸模2擠壓過程中，利用梯形截面凹槽23內的柱形坯料4形成整體性的扭矩，通過凹模3的旋轉大幅降低軸向擠壓力，促進坯料的均勻流動，提高成形均勻性，大幅降低成形件軸向和周向性能差異，改善成形性能；并且大大減小摩擦力，提高材料利用率，利用在擠壓過程中流入軸向凹槽32的金屬坯料與凹模3達到同步旋轉，邊旋轉邊擠壓的大塑性變形過程，有助于提高成形工件力學性能；

(3)、脫模，旋轉擠壓完成后，從凹模模腔30中取出輕質合金杯件5。

與傳統正擠壓相比，本發明的旋轉擠壓成形方法具有如下特點：(1)凹模施加扭轉作用后，底角部材料也能發生變形流動，“死區”范圍顯著地縮小甚至消除，材料利用率得到提高；(2)對凹模施加扭矩后，擠壓成形中的受力狀態發生改變，強烈的剪切變形對微觀組織的改善將有著重要的影響；(3)擠出金屬除了沿加載的軸向流動外，還有沿著周向產生扭轉變形的趨勢，在很大程度上提高了金屬的塑性變形程度；(4)在同等擠壓設備情況下，可以進行不規則截面的加工制造，在相同結構條件下，可減小成形載荷及設備噸位，從而實現“小設備干大活”的目的。本發明正是利用轉模擠壓的這些特點，利用切向剪切變形的產生，降低法向壓力，改善組織的密度，加劇塑性變形，改善材料組織形態，從而使擠壓件變形更加均勻，另一方面顯著降低軸向擠壓力，使成形件變形更加均勻，大大提高了成形工件的力學性能。提高了材料利用率，在鍛壓行業推廣經濟效益顯著。