金屬模擬擠壓裝置的製作方法
2023-05-14 22:53:21 1
專利名稱：金屬模擬擠壓裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種擠壓裝置，特別涉及一種用於測定金屬擠壓流動性的模擬擠壓裝置。
背景技術：
金屬變形工藝參數的研究通常採用測定、比較不同的工藝組合下的高溫流變應力來完成。高溫流變應力反映的是金屬在單向壓應力狀態下的變形性能，而擠壓變形中金屬處於三向壓應力狀態，所以通常方法測定的高溫流變應力不完全適用於擠壓變形工藝的研究。
由於沒有專門的實驗裝置用於研究金屬的擠壓，所以生產實踐中的擠壓工藝探索和優化都是在工廠現場的大型擠壓機上進行，所得到的實驗結果雖然可以直接用於指導生產，但其實驗準備周期長，需耗費大量人力物力，實驗成本高。尤其是在對新合金和新斷面形狀製品進行擠壓工藝優化時，需反覆組合不同工藝參數進行實驗，實驗周期更長，實驗期間設備損耗大，同時也影響到工廠正常的生產進度。總之工業擠壓生產實驗費用高，效率低，造成大量的浪費，不能滿足日益增加的新合金和新形斷面形狀的產品的生產需要。因此，需要開發一種能高效率地優化生產工藝的金屬模擬擠壓裝置。
技術內容本實用新型的目的，是提供一種金屬模擬擠壓裝置。它採用模擬擠壓的方法，為工業生產提供準確的工藝參數優化方案，有測定結果準確，成本低，使用方便、靈活的優點。
本實用新型的目的是這樣實現的一種金屬模擬擠壓裝置，兩個支持座分別設置在對置的兩個夾具中，其特徵在於軸孔為臺階孔的擠壓筒固定連接在一個支持座的開口中，擠壓模安放在擠壓筒的臺階孔的大孔中且緊貼臺階孔的孔肩；模座頂住擠壓模；模座、支持座上設置有導通孔並與擠壓模孔連通，擠壓墊與擠壓筒臺階孔的小孔滑動配合；擠壓杆固定連接在左側支持座的開口中。
支持座設置有鍥形接口，鍥形接口與夾具緊密配合連接。
擠壓模的前後段為圓錐孔，中段為使金屬成型的模孔。
模座、支持座的導通孔與擠壓模後段的圓錐孔相連通。
本實用新型有以下優點1.本擠壓裝置的擠壓筒、擠壓杆和支持座之間採用螺栓螺孔連接，因此折、卸方便。通過調整上下左右四個方向的螺栓的深淺，使擠壓筒、擠壓杆的中心重合，達到同心度準確，可以避免其它方向的分力對擠壓過程的影響，保證實驗結果的準確性。
2.本擠壓裝置擠壓模的前後段為圓錐孔，中段為使金屬成型的模孔，並可以根據擠壓金屬斷面形狀的不同更換模孔不同的擠壓模，因此使用方便、靈活。
3.本擠壓裝置可以模擬各種不同金屬材料在不同工藝條件下的擠壓變形過程，使用範圍廣泛。
4.本擠壓實驗裝置的實驗過程可以實現在等溫等速條件下進行，使金屬擠壓工藝參數易於控制，測定的數據更穩定，有利於分析研究金屬的流動性能，能提供直接應用於工業生產的工藝參數。等溫等速擠壓工藝得到的金屬製品組織均勻性和尺寸精度好，有利於結合金相組織觀察和分析主要工藝參數對組織性能的影響。
5.本擠壓裝置結構簡單且安裝方便快捷，實驗前期準備工作容易，實驗過程耗時短，效率高。
6.本擠壓裝置還可將擠壓筒和擠壓杆人為調整為偏心狀態，用於研究偏心程度對擠壓流動過程的影響，為大型擠壓機的偏心度控制的精度極限提供依據。
本實用新型可以用金屬擠壓的模擬實驗替代工業生產實驗，模擬金屬在熱加工過程中的受熱和受力情況，找出金屬擠壓過程中所需擠壓力和流動性受擠壓溫度和變形速度的影響規律，優化出實驗金屬在擠壓變形過程中的最佳工藝參數。
以下結合附圖對本實用新型做進一步的說明。
圖1為本實用新型的結構簡圖；圖2為擠壓模的模角示意圖。
圖中標記1為擠壓杆，2為擠壓筒，3為擠壓墊，4為擠壓模，5為擠壓模座，6為支持座，7為試樣，8為螺栓，9為夾具，α為擠壓模的模角。
具體實施方式
參見圖1。兩個支持座6分別安裝在擠壓夾具9上，將擠壓杆1裝入左側的支持座6內，擰緊螺栓8固定。擠壓模4和擠壓模座5按順序裝入擠壓筒2內臺階孔的大孔中且緊貼孔肩，模座5頂住擠壓模4。模座5、支持座6上設置有讓已擠壓成型的金屬向前流動的導通孔並與擠壓模孔連通。擠壓試樣7和擠壓墊3裝入擠壓筒臺階孔的小孔端，擠壓墊3與擠壓筒2為滑動配合。擠壓墊3與擠壓筒2配合緊密，可以減少擠壓試樣時飛邊的產生，也便於擠壓完成後擠壓杆與擠壓筒的分離。螺栓8的作用是避免由於機械加工及裝配誤差而使擠壓杆及擠壓筒不同心，即保證擠壓筒、擠壓杆的中心重合，達到同心度一致。在擠壓筒2上焊接熱電偶，用於溫度的控制和測量。然後將完成組合的擠壓筒2裝入右側的支持座6內，擰緊螺栓8固定。兩個支持座6分別安裝在對置的兩個夾具9中。
支持座6側面是一個設計有鍥形接口的支持部件，其中鍥形用於限位並且與夾具9緊密配合連接，以保證支持座和夾具之間良好的通電接觸和熱傳導能力。支持座採用熱穩定性、導電性、傳熱性良好的材料，一般選用鋼質支持座，夾具9為中空的銅合金，夾具中設置有循環水裝置用於冷卻降溫，通過支持座向夾具的熱傳導，將擠壓過程中產生的熱量及時釋放出去，而當實際溫度低於設定溫度時，利用通電加熱系統減小電流或間歇通電的方式，對熱量散失作補償，以保證實驗過程可以在等溫條件下進行。
參見圖2。擠壓模4的前後段為圓錐孔，中段為使金屬成型的模孔。由於擠壓模的形狀與尺寸對擠壓過程的影響非常大，通過變換擠壓模的類型，如平模、錐模等，模角α的大小，擠壓模的模孔形狀，可以分別測定它們對於擠壓過程的影響，以得到最佳金屬擠壓參數。
模座5、支持座6的導通孔的形狀為圓孔，尺寸比擠壓模模孔後段的圓錐孔的尺寸稍大，以保證成型金屬的順利通過，避免表面刮傷，同時也可實現擠出型材製品的導直。
本裝置的工作過程是在與擠壓試樣直接接觸的各部件表面均勻塗抹潤滑劑，一般採用石墨粉，以減小工作時的試樣與模具的摩擦力，也便於實驗結束後試樣的脫模。將擠壓模、擠壓筒及擠壓試樣整體加熱至預設的擠壓溫度，使擠壓杆以微小的力頂入擠壓筒內，與擠壓墊充分緊密接觸，同時可調整支持座上的固定螺釘來，使擠壓筒、擠壓杆的中心達到重合。在擠壓過程中使用計算機對擠壓過程的參數進行適時採集並對擠壓過程進行控制。將預先設計的實驗方案輸入電腦的控制程序中，檢查各部件安裝無誤後，啟動本裝置，給擠壓杆預先施加微小的壓力，使擠壓杆、擠壓試樣、擠壓模之間有良好接觸。採用低電壓高電流，對實驗裝置進行加熱，用計算機控制並保持恆定擠壓溫度。當溫度穩定在設定溫度值後，啟動頂頭左端的夾具作勻速相向運動，開始對試樣進行擠壓變形。擠壓速度的控制與檢測是通過安放在固定的擠壓筒與活動的擠壓杆之間的位移傳感器間接測量；擠壓力參數的測量則是通過安放於擠壓杆與動力源之間的壓力傳感器進行測量。這樣，通過計算機控制溫度並保持恆定擠壓速度，可以保證金屬擠壓變形過程的等溫等速，測得擠壓過程中隨擠壓杆的推進擠壓力參數的大小變化，即可獲得擠壓變形中金屬的流動性參數。
根據金屬材料擠壓實驗所需的工藝要求，可通過改變等溫等速擠壓的擠壓溫度、擠壓速度等工藝參數，甚至採用不同於等溫等速擠壓的擠壓模式，如等速擠壓、變速等溫擠壓等，按照上述方法，可以獲得金屬擠壓變形過程中的流動性參數。
若型材斷面形狀複雜，本擠壓裝置的擠壓模孔不能加工成與型材斷面形狀相對應的形狀時，可採用圓孔模代替，只需要模擬擠壓所用的坯料和圓模孔直徑配合滿足所需模擬的擠壓比，用上述方法同樣可以獲得該種斷面的型材在各種實驗方案下的擠壓變形過程中的金屬流動性參數。
調整擠壓筒和擠壓杆呈偏心狀態，用上述方法可以測定擠壓筒和擠壓杆偏心程度對擠壓流動過程的影響，為大型擠壓機的偏心度控制的精度極限提供判斷依據。
權利要求1.一種金屬模擬擠壓裝置，兩個支持座(6)分別設置在對置的兩個夾具(9)中，其特徵在於軸孔為臺階孔的擠壓筒(2)固定連接在一個支持座(6)的開口中，擠壓模(4)安放在擠壓筒(2)的臺階孔的大孔中且緊貼臺階孔的孔肩；模座(5)頂住擠壓模(4)；模座(5)、支持座(6)上設置有導通孔並與擠壓模孔連通，擠壓墊(3)與擠壓筒(2)臺階孔的小孔滑動配合；擠壓杆(1)固定連接在左側支持座(6)的開口中。
2.根據權利要求1所述的金屬模擬擠壓裝置，其特徵在於支持座(6)設置有鍥形接口，鍥形接口與夾具(9)緊密配合連接。
3.根據權利要求1所述的金屬模擬擠壓裝置，其特徵在於擠壓模(4)的前後段為圓錐孔，中段為使金屬成型的模孔。
4.根據權利要求1所述的金屬模擬擠壓裝置，其特徵在於模座(5)、支持座(6)的導通孔與擠壓模(4)後段的圓錐孔相連通。
專利摘要本實用新型涉及一種用於測定金屬擠壓流動性的模擬擠壓裝置，其特徵在於軸孔為臺階孔的擠壓筒(2)固定連接在一個支持座(6)的開口中，擠壓模(4)安放在擠壓筒(2)的臺階孔的大孔中且緊貼臺階孔的孔肩；模座(5)頂住擠壓模(4)；模座(5)、支持座(6)上設置有導通孔並與擠壓模孔連通，擠壓墊(3)與擠壓筒(2)臺階孔的小孔滑動配合；擠壓杆(1)固定連接在左側支持座(6)的開口中。本實用新型採用模擬擠壓的方法，為工業生產提供準確的工藝參數優化方案，有測定結果準確，成本低，使用方便、靈活的優點。
文檔編號G01N11/08GK2747571SQ20042006162
公開日2005年12月21日 申請日期2004年10月8日 優先權日2004年10月8日
發明者楊春楣, 丁培道, 彭建, 張丁非, 湯成剛 申請人:重慶大學