[实用新型]超声波振动等径角挤压组合模具

说明书

技术领域

本实用新型涉及材料挤压设备技术领域，具体涉及一种超声波振动等径角挤压组合模具。

背景技术

随着超声波技术在金属探伤、零件清洗、机械加工和焊接等方面的广泛应用，超声波技术在塑性成形中也取得了很大的发展，已经在不同程度上应用于拉拔、挤压、铆接等技术中，特别是超声波拉丝已用于工业生产。实验研究表明，在金属塑性加工时，对其施加超声波振动，材料会出现屈服应力和流动应力明显降低的现象，从而达到降低变形力，增加金属塑性流动时的填充性，能够使金属的塑性变形更加充分均匀，可以明显提高工件成形质量。等径角挤压作为一种利用纯剪切变形来实现细化晶粒的大塑性变形加工方法，其主要机理是通过细化晶粒来提高材料的综合力学性能，由于这种技术可以在试样横截面保持不变的前提下进行多次挤压以获得超细晶粒，目前，这种技术已经逐渐成为国际前沿令人瞩目的课题。但是，单纯利用超声波或者等径角挤压的加工方法在改善组织结构及材料力学性能方面仍然存在不理想的地方。已有的专利申请文件中公开了一种晶粒细化方法和装置，该专利的技术方案存在如下明显缺陷：1、如图10所示，超声波系统输出的超声波的振动方向与等径角挤压模具的进料方向垂直，与出料方向平行，等径角挤压模具剧烈振动，导致凸模与等径角挤压模具无法相互配合，因此该专利文件所记载的技术方案是无法实施的，存在明显错误。2、该文件中记载了“所述超声波系统的输出端与等径角挤压模具的出口距离0～500mm”。如图10所示，当超声波系统的输出端与等径角挤压模具出口距离为0mm时，等径角挤压模具与超声波的振动工具头直接连接，在连接处会由于高频振动而引起模具与工具头之间的强烈摩擦，导致模具与工具头的烧损，不能用于实际生产。3、等径角挤压模具在超声波的作用下剧烈震动，导致凸模与等径角挤压模具直接接触并产生强烈摩擦，将导致模具烧损，不能用于实际生产。

实用新型内容

本实用新型就是针对上述技术问题，提供一种超声波振动等径角挤压组合模具，该模具能很好地解决上述技术问题，有效改善材料的力学性能。

为实现此目的，本实用新型所设计的超声波振动等径角挤压组合模具，包括超声波振动系统和凸模，其特征在于：所述超声波振动系统沿竖直方向固定于模具底座上，所述超声波振动系统的输出端上开有L型的凹模孔；凹模孔的进料方向与超声波的振动方向平行，出料方向与超声波的振动方向垂直；模具底座上均匀固定有导柱，导柱上配合有与导柱相对运动的导套，导套固定于模具顶座上，所述凸模也固定于模具顶座上；模具底座上均匀固定有多根导料套支撑杆，导料套支撑杆顶部固定有导料套固定板，导料套固定板上固定有与凸模配合的导料套，导料套位于凹模孔上方，与凹模孔之间存在间隙。

进一步地，所述模具底座包括底座座板，底座座板上均匀固定有多根底座支撑杆，底座支撑杆上固定有超声波振动系统垫板，超声波振动系统垫板上固定有超声波振动系统固定板，所述超声波振动系统固定于超声波振动系统固定板上；所述导柱和导料套支撑杆均固定于超声波振动系统固定板上。

进一步地，所述超声波振动系统包括超声波换能器，超声波换能器连接有超声波发生器，超声波发生器连接有超声波变幅杆；凹模孔开设于超声波变幅杆的顶端，凹模孔的顶面与超声波变幅杆的顶面位于同一水平面上，凹模孔的进料方向与变幅杆的轴向方向相同，凹模孔的出料方向与变幅杆的轴向方向垂直。

进一步地，所述超声波振动系统的超声波发生器上套设固定有法兰，法兰固定于超声波振动系统固定板上；超声波发生器底部穿过超声波振动系统垫板连接超声波换能器，顶部穿过超声波振动系统固定板连接超声波变幅杆。

进一步地，所述超声波振动系统固定板中部开有阶梯型过孔，阶梯型过孔包括位于超声波振动系统固定板下部与法兰直径对应的第一过孔，和位于超声波振动系统固定板上部与超声波发生器直径对应的第二过孔，且超声波振动系统固定板上开有与法兰周向的销孔相对应的螺纹孔；法兰设置于第一过孔内，螺栓穿过销孔固定于螺纹孔内。

进一步地，所述法兰与超声波振动系统固定板之间设有法兰垫片，法兰垫片套设于超声波发生器上，所述螺栓穿过销孔、法兰垫片固定于螺纹孔中。

进一步地，所述模具顶座包括凸模座板，凸模座板的左右两侧分别固定有两个导套，凸模座板的中部固定有凸模垫板，凸模垫板上固定有凸模固定板，所述凸模固定于凸模固定板上。

进一步地，所述变幅杆的长度是超声波波长的整数倍，且变幅杆顶面到凹模孔的交切角的距离为5～20mm。