[实用新型]超细晶材料的连续搅拌摩擦挤压生产装置

说明书

本实用新型提供一种超细晶材料的连续搅拌摩擦挤压生产装置，通过一对挤压轮对称布置，同步反向旋转，驱动至少两根坯料从两侧进入模腔，搅拌棒由模腔的中心孔伸入模腔，直达两股坯料的汇合区，通过搅拌棒的转动实现对坯料的搅拌摩擦加工，通过挤压轮的旋转连续不断的将金属坯料送入搅拌区，成品坯料由挤出模具的孔挤出后快速冷却，形成连续大长度的超细晶型、线材产品；工作过程中搅拌棒内部通入冷却介质进行强制冷却。

技术领域

本实用新型涉及先进制造技术领域，具体而言，尤其涉及一种大长度超细晶型线材的生产装置。

背景技术

根据Hall-Petch关系，细化晶粒能明显提高金属材料的强度和硬度。目前制备致密、无污染的块体超细晶和纳米晶金属结构材料的方法主要采用各种剧烈塑性变形(Severe plastic deformation,SPD)工艺。SPD方法制备超细晶材料的过程中引入了大量的晶体缺陷，晶界大多处于非平衡态，因此用SPD制备的超细晶材料普遍存在强度高但是塑性低的问题。近年来，搅拌摩擦加工(Friction Stir Processing,FSP)受到了越来越多的关注，与SPD制备的超细晶材料相比，FSP超细晶组织均匀稳定，力学性能优异,但是采用这种方法，超细晶材料只在搅拌加工区域形成，并且采用这种方法只能得到块体材料或对原有制品进行表面改性。对于具有超细晶粒，且组织均匀稳定、力学性能优异的大长度型、线材的制备则没有理想的解决方案。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型提出了一种将搅拌摩擦加工(FSP)与连续挤压(Continuous Extrusion)相结合的加工方法—连续搅拌摩擦挤压法 (CFSE)，用于制备晶粒细化、组织均匀稳定、力学性能优异的大长度型、线材。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种超细晶材料的连续搅拌摩擦挤压生产装置，包括：压料轮、挤压轮、搅拌装置、搅拌棒、模腔、导向模、挤出模具和机架；

两个直径相等的挤压轮对称布置，每个挤压轮对应匹配安装有一个压料轮，模腔内部设置有Y型流道，且Y型流道的中心位置顶部预设有开口，模腔位于两挤压轮的中间；模腔两侧与挤压轮送料位置对应处加工有进料口，进料口与Y型流道连通，位于进料口位置设置有挡料块，挡料块分别伸入到两个挤压轮的环形沟槽内，挡料块与进料口留有的间隙孔为进料孔；

搅拌装置安装在机架上，位于产品挤出的反方向，搅拌棒安装在搅拌装置上，导向模装配于模腔的上方，搅拌棒由导向模预设的内孔穿过，最终由模腔的开口伸入模腔的金属汇合区；两侧进料孔之间的夹角α在90°～180 °之间；

挤出模具装配于模腔Y型流道的底部出料位置。

进一步的，

模腔一对侧面的一端为弧面，两个弧面分别与两个挤压轮的外圆周面相配合，在与圆弧面轴线垂直的方向上有中心通孔，通孔两端为螺纹孔，螺纹孔内径大于中心通孔直径；每个弧面上至少有一个挡料块，紧邻挡料块端面一侧有进料孔，进料孔由圆弧面向内延伸与中心通孔相连通，两侧进料孔的中心线在同一水平面内，夹角在90°～180°之间；

导向模装配于上端的螺纹孔内；

挤出模具装配于下端的螺纹孔内。

进一步的，

搅拌棒主体为圆柱体，工作端部为圆锥形凸起，圆锥形凸起与圆柱体轴线不重合，圆柱体中心有盲孔，直径小于导向模内孔直径0.2～1mm。

进一步的，

导向模为圆柱体，中心有台阶孔，一端为外凸圆锥面，另一端为法兰，台阶孔的小径端位于外凸圆锥面一侧，圆锥面夹角与α角相同。

进一步的，