[发明专利]一种双向挤压制备包覆结构金属复合材料的装置及方法

说明书

本发明公开了一种双向挤压制备包覆结构金属复合材料的装置及方法，属于金属复合材料的加工技术领域，包括：固定支架、复合挤压模、挤压凸模、挤压筒、正向挤压装置和反向挤压装置，复合挤压模设置在正向挤压装置和反向挤压装置之间；复合挤压模外侧套设有安装底座，安装底座与固定支架固定连接；复合挤压模内一端设置有正向挤压凹模，另一端设置有反向挤压凹模；挤压凸模的一端与正向挤压凹模配合；挤压凸模的另一端与正向挤压装置配合；挤压筒的一端与反向挤压凹模配合；挤压筒的另一端与反向挤压装置配合。本发明通过挤压内层坯料消除坯料缺陷，生成的新金属表面，通过后续的挤压复合成形，得到了表面结合力强、材料力学性能优异的复合材料。

技术领域

本发明属于金属复合材料的加工技术领域，具体是涉及一种双向挤压制备包覆结构金属复合材料的装置及方法。

背景技术

金属复合材料是利用复合技术，使两种或两种以上物理、化学和力学性能不同的金属在界面上实现牢固冶金结合而制备的新型复合材料。金属复合材料具有单种金属材料不可比拟的优点，通过合理的材料选择并进行恰当的组合，不仅可以保留组成材料的自身特性，还可通过复合效应使组成材料的性能相互补足，使复合材料获得优异的综合性能。铜包铝、铜包钢、铝包镁等复合材料，在信号传输、电力输送、交通运输等领域获得越来越广泛的应用。

现有技术中，传统的轧制压接法和包覆焊接法存在着生产工艺流程长、成本高等缺点。同时，现有技术中的双金属包覆材料连铸直接复合成形法和水平连铸直接复合成形法，存在投资成本高、生产效率低、能源消耗大等缺点。

此外，CN 103920734A提出了一种铝包镁复合管半固态制备方式中的挤压成形模具及方法，但是每层材料都需在各自模具内分流焊合，其强度难以保证，最后再实现固-固挤压复合，其界面强度不高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明采取了如下技术方案：

一种双向挤压制备包覆结构金属复合材料的装置，包括：固定支架、复合挤压模、挤压凸模、挤压筒、正向挤压装置和反向挤压装置，所述复合挤压模设置在所述正向挤压装置和所述反向挤压装置之间；

所述复合挤压模外侧套设有安装底座，所述安装底座与所述固定支架固定连接；

所述复合挤压模内一端设置有正向挤压凹模，另一端设置有反向挤压凹模，所述正向挤压凹模和所述反向挤压凹模通过连接通道连接；

所述挤压凸模的一端与所述正向挤压凹模配合，用于挤压内层坯料形成包覆结构复合材料的芯部；所述挤压凸模的另一端与所述正向挤压装置配合；所述挤压筒的一端与所述反向挤压凹模配合，用于挤压外层中空坯料形成包覆在所述芯部的包覆层；所述挤压筒的另一端与所述反向挤压装置配合。

进一步地，所述安装底座上设置有2套独立的加热装置，设定为第一加热装置和第二加热装置；其中，所述第一加热装置对应所述正向挤压凹模设置，所述第二加热装置对应所述反向挤压凹模设置。

进一步地，所述连接通道的直径等于所述外层坯料中空孔的直径。

进一步地，所述挤压筒的外径等于所述外层中空坯料的外径，所述挤压筒的内径等于包覆结构金属复合材料的外径。

进一步地，所述挤压凸模设置有2组，设定为第一挤压凸模和第二挤压凸模；其中，所述第一挤压凸模的外径等于所述内层坯料的外径，所述第二挤压凸模的外径与所述连接通道的直径相等。

一种双向挤压制备包覆结构金属复合材料的方法，包括以下步骤：

S10、将内层坯料、外层中空坯料分别放入正向挤压凹模、反向挤压凹模内；

S20、启动第一加热装置和第二加热装置；

S30、反向挤压装置工作，通过挤压筒将外层中空坯料压紧后停止向挤压凸模方向运动；