[实用新型]一种制备半固态合金浆料的拔长模具

说明书

技术领域

本实用新型涉及半固态合金浆料的制备领域，具体为一种制备半固态合金浆料的拔长模具。

背景技术

半固态金属技术是20世纪70年代提出的一种介于液态、固态成形的技术。它由于具有充型平稳、制件致密性高、对模具的热冲击小、力学性能高、成形力低等特点，在汽车、航空、航天等领域有广阔的应用前景。其中，制备出具有均匀、细小的非枝晶组织的半固态金属浆料，是半固态金属成形技术中最重要的一个环节，是半固态金属成形技术的关键及基础。半固态浆料的质量决定了后续加工手段以及最终成形工件的质量。

目前，半固态浆料的制备技术已达20多种，主要分为：液态法、控制凝固法和固态法三种。其中，应变诱发熔化激活法（SIMA法：Strain Induced Melt Activation，）属于固态法，它不需要液态金属的搅拌工序，因此制备的半固态浆料致密度高、无污染、适用范围广，尤其对制备较高熔点合金的半固态浆料具有独特的优越性。SIMA制浆法包括预变形和重熔加热两个步骤，首先对合金进行预变形，储备变形能；然后对变形后合金进行重熔加热，将其加热至半固态温度区间并保温，即可得到半固态坯料。在SIMA制浆法中，预变形包括墩粗、挤压等传统方法与等径角挤压、高压扭转等新方法。

墩粗、挤压等传统方法制备半固态浆料时，具有变形量小、变形不均匀并最终导致制备的浆料球化率低、组织和性能不均匀等缺点。等径角挤压、高压扭转等新的制浆方法，具有变形量大、模具复杂等特点，使得制备的浆料试样小、工艺复杂等缺点。

发明内容

为了克服传统SIMA法制备半固态浆料的缺点，本实用新型提供一种半固态合金浆料的拔长模具，并利用该模具对坯料进行多道次、多火的拔长变形，然后将变形的坯料重熔保温制备半固态合金浆料。模具结构简单，得到的半固态浆料组织和性能均匀，能够有效解决现有技术中制备半固态浆料的质量缺陷问题。

本实用新型的技术方案是：模具由一对凹模和夹具组成，一对凹模分为上凹模2和下凹模1，上凹模2和下凹模1合并在一起，夹具3的两端分别固定在上凹模2和下凹模的1侧边；下凹模1的上表面有凹腔或凸台，上凹模2上相对应的位置有凸台或凹腔。凸台与凹腔起导向作用，使凸模2相对于凹模1运动时起到约束的作用。夹具3是由一段圆弧和两条平行线段组成的圆形截面弯曲结构件。如图1～3所示。

所述上凹模1是依次由一个半圆柱、一个半圆台和另一个半圆柱的连接组成的型腔，一个半圆柱、一个半圆台和另一个半圆柱之间是用倒角连接，下凹模1与上凹模2的型腔结构相同，上凹模2和下凹模1合并在一起组成一对凹模。

所述下凹模1的凹腔或凸台为四个，分布在下凹模上表面的四个角，上凹模2上相对应的位置有四个凸台或凹腔。

本实用新型依据的原理是：采用一种锻造变形与重熔加热的SIMA法制备半固态合金浆料，此种方法是将放置在模具内的坯料使用液压机或者空气锤进行多道次、多火的拔长变形，使合金坯料的变形量达到20～50%，然后将变形的坯料加热至液固区间并保温一定时间，最终制备出一定固相率的半固态合金浆料。在实施此方法的过程中，多道次、多火的坯料拔长变形可以依赖于此模具，且模具可以约束坯料的变形，使其变形更均匀。

本实用新型的有益效果是：

1、采用本实用新型，使合金坯料进行多道次、多火的拔长变形。在拔长过程中，坯料受制于模具的约束、无法自由变形，因此坯料的变形更均匀，而且坯料可以获得较大的塑性变形，破碎坯料的初始枝晶、细化晶粒，并储备大量的塑性变形能，晶使粒内部产生大量的位错和大角度的亚晶界，从而在重熔保温过程中能获得细小、均匀、球化率高的半固态组织；

2、上凹模是依次由一个半圆柱、一个半圆台和另一个半圆柱的连接组成的型腔，其中，尺寸较大半圆柱的内径与坯料的外径相同，该半圆柱的型腔主要起支撑坯料并使坯料保持水平送进的作用；半圆台型腔的作用是使坯料渐进变形，可以根据坯料的塑性变形特点，调整半圆台型腔的尺寸；尺寸较小半圆柱的内径与变形后坯料的外径相同，该半圆柱型腔主要使变形后坯料圆整；

3、下凹模的上表面有4个凹腔或凸台，上凹模上相对应的位置有4个凸台或凹腔，这4对凹腔和凸台主要起导向作用，目的是使上凹模相对于下凹模运动，约束上凹模的运动，这样坯料在进行拔长变形时，能够确保坯料在尺寸精度较高的凹模型腔内变形，最终使坯料变形均匀性更好、变形后尺寸精度和表面质量更高；

4、本实用新型结构简单、操作更加方便、拔长成形效率更高，且容易加工和实施。

附图说明