[发明专利]一种卧式全自动等径角挤压实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及材料热加工挤压技术领域和材料实验研究领域，是一种卧式全自动等径角挤压实验装置。

技术背景

钛合金具有比强度高、耐腐蚀性能强等优点，自20 世纪50 年代问世以来，广泛应用于航天航空、军事、海洋、船舶、生物医学、化工和能源等众多领域，成为具有强大生命力的新型关键结构材料，具有非常重要的应用价值和广阔的应用前景。近 β 型Ti-5553合金是由俄罗斯合金BT22F发展而来的一种新型高强度高断裂韧性钛合金。与Ti-1023合金相比，该合金不会产生明显的成分偏析，具有强度优异和断裂强度高等优点，拥有良好的淬透性和较宽的加工工艺范围，特别适合制造必须承受巨大应力的零部件，比较适合用于结构件和起落架、机翼、发动机挂架之间连接装置等，在航空航天工业中日益受到青睐。

Ti5553合金本身质地较软、冲蚀磨损性能差、难加工、强韧性匹配不能很好地满足航空要求，在一定程度上限制了高强Ti5553合金的进一步应用。据有关资料统计：在航天航空发动机等零部件中，先进发动机压气机叶片全部采用钛合金，在使用过程中，高速气流带动空气中尘埃和沙粒等对前级叶片造成严重冲蚀，其寿命可降低至正常寿命的1/10；在船用机械中，螺旋桨、阀及管道等大量使用钛合金，材料的冲蚀磨损会导致水轮机、水泵等过流部件的过早磨损、效率下降和寿命缩短等，给国民经济造成巨大的损失。

等径角挤压法（ECAE）是一种获得超细晶粒的强塑性变形法，最早由Segal提出并得到许多研究者的重视。ECAE关键在于纯剪切变形，剪切形变的交互作用导致晶粒细化，被挤压材料的微观组织演变可通过挤压过程中的加工硬化、动态回复和动态再结晶来控制，最终达到细化晶粒、提高材料综合力学性能的目的。

ECAE模具通道转角、挤压道次、挤压路线、挤压温度、挤压速度和摩擦等都会直接影响被挤压的Ti5553合金的综合性能，因此，一套合适的等径角挤压实验装置，对于开展Ti5553合金的ECAE研究是十分必要的。但现有国内外ECAE实验装置或模具存在以下缺点：（1）顶杆的刚度和抗失稳能力不理想，容易导致挤压不成功；（2）试样和顶杆装入模具会耗费一定的时间，尤其试样装填过程麻烦会导致试样温度下降厉害；（3）试样脱模较困难，需要拆卸实验装置或模具，或通过敲击试样，才能取出试样，容易造成试样变形，不方便实验研究，对实验结果造成不利的影响；（4）自动化程度低，需要人为操作控制，对实验人员的技术水平有一定的要求，可能发生因操作不当导致的实验失败。

综上可知，现有的ECAE实验装置或模具不能高效的满足对Ti5553合金挤压的实验研究。

发明内容

本发明的目的在于克服现有ECAE实验装置或模具的不足，提供了一种适合实验场合的全自动装置。

为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：

一种卧式全自动等径角挤压实验装置，包括顶杆、上模、下模、分离装置、推出装置、装填装置、后盖、后盖下模连接螺栓、上下模连接螺栓与螺母、试样腔、连接槽a、试样放置通口、分离杆通口、推出杆通口、上膜沉孔、通孔a、推出推块凸台、分离推块槽、弹簧孔a、后盖螺纹孔、轴槽、下膜沉孔、螺柱孔、等径角通道、推出推块槽、装填支座槽、装填滑块槽、挤压通道、装填支座、装填连杆、装填弹簧、装填滑块、装填面、转轴、连杆轴a、斜面、弹簧孔b、连杆轴b、上分离推块、下分离推块、定位螺柱、螺柱螺母、推出通道、连接槽b、沉孔、凸台、分离杆、推出杆、推出连杆、推出推块、推出弹簧、卡簧、卡簧槽、连杆轴c、连接槽c、连杆轴d、后盖轴槽和通孔b组成。

所述上模安装在下模上，上下模连接螺栓与螺母将上模固定在下模上，顶杆安装在下模侧面，分离装置和装填装置安装在上模上，下模背部安置后盖，后盖上安装四个后盖下模连接螺栓，后盖下模连接螺栓将后盖固定在下模背部；顶杆的下部设有试样腔，顶杆的上部设有连接槽a；上模上设置试样放置通口、分离杆通口和推出杆通口，上模上设置七个上膜沉孔，通孔a设置在上模上，推出推块凸台安装在上模背面，推出推块凸台位于通孔的右侧，上模设置分离推块槽，分离推块槽位于推出推块凸台的右侧；下模正面从左往右依次设置等径角通道、推出推块槽、装填支座槽、装填滑块槽和挤压通道，推出通道设置在等径角通道和推出推块槽之间，下模设置弹簧孔a和后盖螺纹孔，后盖下模连接螺栓穿过后盖螺纹孔将后盖固定在下模背部，下模设置两个轴槽，两个轴槽呈对称设置，下模上设置七个下膜沉孔，上下模连接螺栓与螺母从下膜沉孔穿过将上模和下模固定连接。