[发明专利]一种用于金属严重塑性变形的步进式连续挤压装置及方法

权利要求书

1.一种用于金属严重塑性变形的步进式连续挤压装置，其特征在于该装置包括模具部分和夹具部分；夹具部分由上夹具、下夹具、夹具座、固定板和弹簧组成，上、下夹具为楔形夹具，上、下夹具之间的空间构成变形件通道；其中上夹具的出口端的高度大于入口端的高度，下夹具的出口端的高度大于入口端的高度；上、下夹具外侧的斜面与夹具座内部的斜面滑动连接，夹具座上安装有固定板，固定板位于变形件通道出口端一侧，固定板上还固定有两个弹簧分别与上、下夹具连接；模具部分由带有转角通道的模具、模具座和模具驱动装置组成，模具固定在模具座上；转角通道的进口与变形件通道的出口相对应；模具座连接有一个模具驱动装置，模具驱动装置与夹具装置分别位于模具座的两侧，模具驱动装置为液压式驱动装置或机械式驱动装置；所述的转角通道分为前段通道、后段通道和两者之间的变形通道，前段通道的轴线与后段通道的轴线之间的夹角为90o~120o；前段通道与变形件通道的轴线重合。

2.根据权利要求1所述的一种用于金属严重塑性变形的步进式连续挤压装置，其特征在于所述的前段通道的长度为10~20mm。

3.根据权利要求1所述的一种用于金属严重塑性变形的步进式连续挤压装置，其特征在于当模具驱动装置为液压式驱动装置时，该装置主要包括液压缸和活塞，活塞与模具座固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于金属严重塑性变形的步进式连续挤压装置，其特征在于当模具驱动装置为机械式驱动装置时，该装置主要由安装架、传动轴、传动辊轮和驱动辊组成；安装架一端与模具座固定在一起，另一端与传动轴固定在一起；传动轴上装配有传动辊轮，传动辊轮的辊面与驱动辊的辊面接触；驱动辊的横截面为椭圆形，驱动辊两侧的外缘处设有环形凸台，每个环形凸台的内壁与一个带回辊轮连接，每个带回辊轮分别套在连杆的一端，两个连杆的另一端均套在固定轴上，固定轴固定在安装架上，带回辊轮、连杆和固定轴构成一个模具带回机构。

5.根据权利要求1所述的一种用于金属严重塑性变形的步进式连续挤压装置，其特征在于所述的夹具座下部固定有下轨道，下轨道与模具座滑动连接或者模具座底部设有轮子与下轨道连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于金属严重塑性变形的步进式连续挤压装置，其特征在于所述的夹具座上部固定有上轨道，上轨道与模具座上部滑动连接。

7.一种用于金属严重塑性变形的步进式连续挤压方法，其特征在于采用权利要求1所述的装置，按以下步骤进行：

（1）将金属棒/板带材作为待处理的变形件，设置变形件通道的高度为变形件高度的95~99%；

（2）将待处理的变形件通过送料辊传输到上、下夹具之间的变形件通道入口端，上、下夹具受到变形件的推力作用向变形件通道出口端运动并压缩弹簧，上、下夹具松开，变形件通过变形件通道进入转角通道的前段通道内；

（3）当变形件的前端面接触到转角通道的侧壁时，启动模具驱动装置使模具进行往复运动，先向夹具方向运动，然后再向反方向运动；

当模具向夹具方向运动时，模具对变形件进行挤压，此时上、下夹具受弹簧作用向变形件通道进口方向运动，并受到夹具座的约束使变形件通道的高度收缩，将变形件夹紧并在摩擦力和约束力的作用下产生自锁而固定，防止变形件向送料辊方向移动，变形件的前端产生挤压变形并进入后段通道；

当模具向反方向运动时，模具带动变形件沿夹具到模具方向移动，夹具受变形件的摩擦力作用向变形件通道出口方向运动并压缩弹簧，上、下夹具松开；由于弹簧弹力的作用使得上、下夹具紧贴变形件，变形件在上、下夹具内表面滑动，并保证在下一个挤压动作开始时对变形件快速锁紧；

（4）当变形件的后端进入变形件通道后，为保证变形件与上、下夹具之间的摩擦力，采用顶杆顶住变形件的后端，配合模具驱动装置继续对变形件进行挤压变形；顶杆横截面的尺寸与上、下夹具夹紧变形件时的变形件通道的横截面尺寸相同，顶杆的长度不小于前段通道末端与变形件通道入口端之间的距离；顶杆在送料辊的作用下与变形件一同运动；

（5）当变形件的末端到达后段通道后，将经过1次挤压变形的变形件取出；

（6）重复步骤1~5的操作4~8次，获得超细晶金属棒/板带材；或者重复步骤1~5的操作0~2次，获得严重变形金属棒/板带材。