[发明专利]一种扭-挤复合强塑变成形方法及工艺装置

权利要求书

1.一种扭-挤复合强塑变成形方法，其特征在于：坯料同时受到高压扭转和挤压的作用，坯料下端的金属剧烈剪切使得晶粒机械破碎，同时塑性功和摩擦功产生的温升使得动态再结晶细化和改善金属塑性；施加挤压力将会助使金属发生塑性流动，进而经过工艺装置型腔内的转角变形获得构件，实现了一个工艺过程的成性和成形的精确控制；

坯料采用屑状金属片挤压而成；

为了避开工艺装置和坯料加热速度差，避免坯料长时间加热而引起晶粒长大，要分别预热工艺装置和坯料至成形温度T₁的0.4～0.6倍，挤压过程是在恒温箱内完成的，使工艺装置和坯料的温度始终保持所需的温度。

2.一种扭-挤复合强塑变成形工艺装置，其特征在于包括与压力机上部结构连接的上组件、与工作台连接的下组件、凸模和组合式凹模；上组件包括与压力机的上部结构连接的上模座、垫板和上模座套；凸模上端放入上模座套并通过连接机构和上模座固定连接；组合式凹模包括上凹模和下凹模，下组件包括与工作台连接的旋转头、滚动轴承和下模板，组合式凹模安装在下模板上；滚动轴承置于旋转头与下模板之间，且旋转头与下凹模和下模板之间均有一定的间隙，以实现旋转头的快速旋转；为了增大旋转头与坯料的接触面积，发挥扭转剪切细化晶粒的效果，旋转头上表面设计有螺旋状工作带，且横截面为顶角90°～150°的三角形。

3.根据权利要求2所述的一种扭-挤复合强塑变成形工艺装置，其特征在于：旋转头和组合式凹模零件均可更换尺寸或者形状并进行替换，通过更换不同尺寸和形状的组合式凹模来控制不同的挤压比，获得多种尺寸的挤压成形板/筒类构件并效控制成形过程的塑性变形量。

4.如权利要求2所述的一种扭-挤复合强塑变成形工艺装置，其特征在于：其使用步骤为：

第一步：通过螺栓将上模座套、凸模和垫板固定在上模板上；

第二步：将上模板固定到液压机的滑块上，将下模板固定到液压机的工作台上；

第三步：将滚动轴承安装在下模板的凹槽中；

第四步：将下凹模固定在下模板上；

第五步：将旋转头安装在滚动轴承上，且置于下凹模中心的模孔中；

第六步：将上凹模与下凹模固定；

第七步：对坯料进行预热至成形温度T₁的0.4～0.6倍并保温一定时间，使其晶粒分布更加均匀；同时加热工艺装置至与坯料相同的温度；

第八步：在坯料表面和工艺装置内壁涂抹油基石墨作为润滑剂，将制备好的坯料放入上凹模的模腔中，坯料与旋转头上表面接触；

第九步：旋转头按一定的角速度W₁转动；

第十步：凸模向下移动，对坯料进行挤压，坯料上端受凸模向下的挤压作用，使坯料在凹模通道内流动转角挤压变形，坯料下端受旋转头的扭转剪切作用，可获取细晶组织，最终成形构件。