[实用新型]一种用于研究分流挤压焊合过程的模具装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于研究分流挤压焊合过程的模具装置，特别涉及用于研究分流挤压模具型腔内变形金属的挤压焊合行为与微观组织演变过程的挤压装置。

背景技术

随着工业技术的飞速发展，能源、资源和环境等全球性问题日渐突出。轻量化成为节约资源、减少环境污染和实现可持续发展的重要途径。铝锂合金、铝合金、镁合金型材作为一种典型的轻量化构件，在航空航天、武器装备、轨道交通运输以及建筑工程结构等领域的应用愈发广泛。分流挤压作为一种结合塑性成形和固态焊合的复合工艺，是制备空心铝锂合金、铝合金、镁合金等轻质合金挤压型材的关键工艺。在分流模挤压过程中，位于挤压筒内的金属首先被分流桥劈开，然后以固态焊合的方式在焊合室内进行焊合，最后通过挤压模具工作带成形为挤压型材。因此，采用分流模挤压所制备的挤压型材中不可避免地存在纵向焊缝。由于分流挤压所制备的挤压型材的纵向焊缝所在位置处容易存在焊合缺陷，在挤压型材服役过程中，纵向焊缝常常成为首先发生失效的位置。因此，研究挤压型材纵向焊缝的形成过程(即分流挤压焊合过程)并有效调控焊缝的焊合质量成为采用分流挤压工艺制备空心铝锂合金、铝合金、镁合金等轻质合金挤压型材的核心问题。

在分流挤压过程中，由于固态焊合过程在封闭的挤压模具型腔内进行，直接观察和监测变形金属的焊合行为极其困难。利用数值模拟技术可分析挤压焊合过程中材料的流动行为以及宏观物理场量(如温度、速度、应力、应变以及压力等) 的演变过程，但目前的数值模拟技术尚不能模拟真实的固态焊合行为和微观组织演变过程。因此，建立一种有效的可直接研究分流挤压过程的装置及方法尤为重要。目前，人们主要采用热压缩和平板轧制等物理模拟方法间接研究分流挤压焊合过程中的固态焊合问题，但由于试样的表面状态以及试样在固态焊合过程中所承受的应力-应变状态与分流挤压过程中的材料在发生固态焊合时所具有的表面状态和应力-应变状态存在较大差异，因此采用热压缩和平板轧制等物理模拟方法研究挤压过程中的固态焊合过程存在明显的局限性。由于分流挤压的固态焊合过程在挤压模具型腔内进行，研究模具型腔内变形金属的焊合界面及其微观组织演变过程成为研究挤压型材分流挤压焊合过程并实现焊缝焊合质量有效调控的最直接的方法。目前，人们通过设计一些简单的模块化挤压模具，以研究挤压型材的挤压焊合行为，但这些挤压模具存在明显缺陷：一是取出挤压模具型腔内的变形金属极为困难，绝大多数情况下需要破坏挤压模具才能取出模具型腔内的变形金属，这严重限制了对挤压型材分流挤压焊合过程的直接研究；二是所制备的挤压型材尺寸较小，较小尺寸的挤压型材不便于综合评估分流挤压焊合焊缝的力学性能。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种用于研究分流挤压焊合过程的模具装置，该装置可以在较低吨位的压力机上制备较大尺寸的板材试样，取件方便且不破坏挤压模具，尤其适用于研究分流挤压模具型腔内变形金属的挤压焊合行为与微观组织演变过程。

一种用于研究分流挤压焊合过程的模具装置的具体方案如下：

一种用于研究分流挤压焊合过程的模具装置，包括：

凸模，凸模设于挤压杆的底部，挤压杆与压力机上工作台固定连接；

凹模，设于凸模的下方，凹模包括内部设有倒锥形孔的模套，模套内从上到下依次同轴线设置挤压筒、分流模、焊合模和成形模；

模座，与模套紧固连接，且模座空心设置；

加热部件，加热部件围绕模套设置；

支撑座，支撑座设于压力机下工作台，支撑座内侧设置升降部件，升降部件顶部与成形模接触，以通过升降部件的升高取出成型件。

上述的挤压模具，由压力机带动支撑座，进而带动凹模的上下运动，从而实现对坯料的挤压，可获得大尺寸的板材试样，便于研究挤压型材焊缝的力学性能，而且通过升降部件的设置，方便取样。

所述模套上表面设置压环，压环与所述的模座固定连接，模套与凹模外壁紧密配合，用于约束凹模，防止挤压过程中金属进入模具的结合面产生飞边，压环与模座通过螺纹紧固件连接，模套与模座通过螺纹紧固件连接，支撑座起支撑作用，支撑座上开设四个观察窗口；

进一步地，所述压环下表面内侧设有与挤压筒配合的缺口环。

所述挤压筒上表面内侧设有台阶，在台阶外侧设有套环。

在所述挤压筒的筒体内侧设有第一温度计；