一种粉类物质的剧烈塑性形变工艺
阅读说明：本技术 一种粉类物质的剧烈塑性形变工艺 (Process for severe plastic deformation of powder substance ) 是由 左斯玉 刘艳雄 于 2021-07-19 设计创作，主要内容包括：一种粉类物质的剧烈塑性形变工艺,包括粉类物质的上料步骤：先将下模具的出料口密封,再将粉类物质从下模具的进料口注入到凹模通道中,此时粉类物质位于凹模通道内；粉类物质的压实步骤：先使上模具从上垂直往下移动,以带动上模具上的凸模一并向下移动,再由下移的凸模对凹模通道内粉类物质进行挤压,在凸模的下压过程中,粉类物质持续受到凸模施加的压力,受压的粉类物质沿凹模通道向下移动,在粉类物质下移的过程中,粉类物质先受到径向压力、推力,粉类物质继续在凹模通道内移动并受到到推力,然后粉类物质受到等径角挤压、推力,并对粉类物质继续压实。本设计不仅制备密度高,而且抗拉强度高。(A severe plastic deformation process of powder substances comprises the following steps of: sealing a discharge hole of a lower die, and injecting a powder substance into a female die channel from a feed hole of the lower die, wherein the powder substance is positioned in the female die channel; compacting the powder material: the upper die is vertically moved downwards from the top to drive the male die on the upper die to move downwards together, then the downward-moving male die extrudes the powder substances in the female die channel, the powder substances are continuously pressed by the male die in the downward pressing process of the male die, the pressed powder substances move downwards along the female die channel, the powder substances are firstly subjected to radial pressure and thrust in the downward moving process of the powder substances, the powder substances continuously move in the female die channel and are subjected to thrust, and then the powder substances are subjected to equal-diameter angular extrusion and thrust and are continuously compacted. The design not only has high preparation density, but also has high tensile strength.)
技术领域
本发明涉及粉类物质技术领域，尤其涉及一种粉类物质的剧烈塑性形变工艺，主要适用于提高制备密度与抗拉强度。
背景技术
粉类物质大多以粉体材料形式体现，粉体材料往往需要进行挤压成型，从而能够被加工成所需材料，粉体材料通过挤压方法，对材料进行压实，然后通过烧结将材料的强度进一步强化，得到性能较好材料，粉体材料使用范围广泛，粉类物质通过形变工艺形成性能好新材料。
中国专利，申请的公布号CN201811275171.X，申请公布日为2019年03月08日的发明申请提出一种粉体材料成型方法，其中该粉体材料成型方法将加热完毕后的原料直接下料到位于双工位加热装置下方的成型模具中进行压制成型，改善了制品表面产生裂纹较多的情况，但是仍然存在以下问题：
首先，通过现有的挤压的方法，制备出的粉体材料密度较低；其次，抗拉强度低，制备的粉体材料所具有的力学性能较差。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的制备密度低与抗拉强度低的缺陷与问题，提供一种制备密度高与抗拉强度高的粉类物质的剧烈塑性形变工艺。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种粉类物质的剧烈塑性形变工艺，所述剧烈塑性形变工艺包括以下步骤：
粉类物质的上料步骤：先将下模具的出料口密封，再将粉类物质从下模具的进料口注入到凹模通道中，此时粉类物质位于凹模通道内；
粉类物质的压实步骤：先使上模具从上垂直往下移动，以带动上模具上的凸模一并向下移动，再由下移的凸模对凹模通道内粉类物质进行挤压，在凸模的下压过程中，粉类物质持续受到凸模施加的压力，受压的粉类物质沿凹模通道向下移动，在粉类物质下移的过程中，粉类物质先受到径向压力、推力，粉类物质继续在凹模通道内移动并受到到推力，然后粉类物质受到等径角挤压、推力，并对粉类物质继续压实；
粉类物质的出料步骤：当粉类物质下移至出料口处时，打开出料口，使粉类物质被挤出出料口，以获得晶粒重新排列的粉类物质，再对挤出后的粉类物质冷却以完成形变，此时，所述剧烈塑性形变工艺结束。
所述粉类物质的上料步骤中：在粉类物质的注入过程中，使用加热棒对粉类物质进行加热。
所述加热棒与控制器相连接，所述控制器与传感器连接，所述传感器用于检测凹模通道内粉类物质的温度。
所述下模具底面与上模具的顶面均为平面结构，所述上模具与压力机的滑块连接，所述下模具与压力机的工作台连接，所述上模具的底部设置有凸模，所述下模具的顶部设置有凹模，所述凹模内设置有凹模通道，所述凹模的顶部设置有进料口，所述凹模的一侧设置有出料口，所述进料口与出料口通过凹模通道相连通。
所述凹模通道包括第一竖腔、第二竖腔、第三竖腔、弯腔与横腔，所述第一竖腔、第二竖腔、第三竖腔依次连接，所述第三竖腔通过弯腔与横腔连接；
所述粉类物质在第一竖腔内进行预压，粉类物质在第二竖腔内受到径向压力、推力，粉类物质在第三竖腔内受到第二竖腔中粉类物质传递的推力，粉类物质在弯腔内受到等径角挤压、推力，粉类物质在横腔内受到弯腔内粉类物质的推力。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种粉类物质的剧烈塑性形变工艺中通过凹模通道挤压，在挤压时，粉类物质先受到径向压力、推力，然后粉类物质受到等径角挤压与推力，粉类物质在凸模的作用下，最后通过出料口挤出，完成粉类物质的制备，制备时粉类物质一方面受到径向压力，另一方面受到凸模的轴向压力，可以在两个方向对粉类物质进行压实，从而能够提高粉类物质的制备密度，使得制备出来的粉类物质密度较大，而且通过等径角挤压进行剧烈塑性形变，细化挤压材料的晶粒，改变材料的晶粒排列方向，达到了增强粉类物质的力学性能，提高了抗拉强度。因此，本发明不仅制备密度大，而且抗拉强度高。
2、本发明一种粉类物质的剧烈塑性形变工艺在粉类物质的注入过程中，使用加热棒对粉类物质进行加热，加热棒与控制器相连接，控制器与传感器连接，使用时通过加热棒进行加热，传感器与控制器能够控制加热棒对模具进行加热，可以对模具的温度进行精准控制，避免出现温度过高的情况，加热效果好；而且凹模通道分为第一竖腔、第二竖腔、第三竖腔、弯腔与横腔，粉类物质在第一竖腔内进行预压，粉类物质在第二竖腔内受到径向压力、推力，粉类物质在第三竖腔内受到第二竖腔中粉类物质传递的推力，粉类物质在弯腔内受到等径角挤压、推力，粉类物质在横腔内受到弯腔内粉类物质的推力，能够保证粉类物质的制备密度与抗拉强度，稳定性好，可靠性高。因此，本发明加热效果好，而且稳定性好、可靠性高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的控制器与温度传感器、加热棒连接示意图。
图3是本发明的俯视图。
图4是图1中凹模通道的结构示意图。
图5是图1中第一镶块的结构示意图。
图6是本发明中第一镶块的正视图。
图7是图1中第二镶块的结构示意图。
图8是本发明中第二镶块的正视图。
图中：上模具1、上模座板11、上模垫板12、凸模固定板13、导套14、第三螺钉15、定位销钉16、下模具2、下模座板21、下模垫板22、导柱23、第一螺钉24、凸模3、凹模4、第一镶块41、第二镶块42、第二螺钉43、第一安装孔44、第二安装孔45、组装销钉46、凹模通道5、第一竖腔51、第二竖腔52、第三竖腔53、弯腔54、横腔55、进料口6、出料口7、加热棒8、温度传感器9、控制器10。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1至图8，一种粉类物质的剧烈塑性形变工艺，所述剧烈塑性形变工艺包括以下步骤：
粉类物质的上料步骤：先将下模具2的出料口7密封，再将粉类物质从下模具2的进料口6注入到凹模通道5中，此时粉类物质位于凹模通道5内；
粉类物质的压实步骤：先使上模具1从上垂直往下移动，以带动上模具1上的凸模3一并向下移动，再由下移的凸模3对凹模通道5内粉类物质进行挤压，在凸模3的下压过程中，粉类物质持续受到凸模3施加的压力，受压的粉类物质沿凹模通道5向下移动，在粉类物质下移的过程中，粉类物质先受到径向压力、推力，粉类物质继续在凹模通道5内移动并受到到推力，然后粉类物质受到等径角挤压、推力，并对粉类物质继续压实；
粉类物质的出料步骤：当粉类物质下移至出料口7处时，打开出料口7，使粉类物质被挤出出料口7，以获得晶粒重新排列的粉类物质，再对挤出后的粉类物质冷却以完成形变，此时，所述剧烈塑性形变工艺结束。
所述粉类物质的上料步骤中：在粉类物质的注入过程中，使用加热棒8对粉类物质进行加热。
所述加热棒8与控制器10相连接，所述控制器10与传感器9连接，所述传感器9用于检测凹模通道5内粉类物质的温度。
所述下模具2底面与上模具1的顶面均为平面结构，所述上模具1与压力机的滑块连接，所述下模具2与压力机的工作台连接，所述上模具1的底部设置有凸模3，所述下模具2的顶部设置有凹模4，所述凹模4内设置有凹模通道5，所述凹模4的顶部设置有进料口6，所述凹模4的一侧设置有出料口7，所述进料口6与出料口7通过凹模通道5相连通。
所述凹模通道5包括第一竖腔51、第二竖腔52、第三竖腔53、弯腔54与横腔55，所述第一竖腔51、第二竖腔52、第三竖腔53依次连接，所述第三竖腔53通过弯腔54与横腔55连接；
所述粉类物质在第一竖腔51内进行预压，粉类物质在第二竖腔52内受到径向压力、推力，粉类物质在第三竖腔53内受到第二竖腔52中粉类物质传递的推力，粉类物质在弯腔54内受到等径角挤压、推力，粉类物质在横腔55内受到弯腔54内粉类物质的推力。
所述第二竖腔52呈圆台状，且圆台的母线与轴线之间形成的夹角为30°-40°，所述第二竖腔52顶部的内径与第一竖腔51的内径相同，所述第二竖腔52底部的内径与第三竖腔53的内径相同，且第二竖腔52顶部的内径大于第二竖腔52底部的内径，所述第三竖腔53的中轴线与横腔55的中轴线之间形成的夹角为90°-135°，所述弯腔54的横截面为扇形结构，所述扇形的圆心角为第三竖腔53的中轴线与横腔55的中轴线之间形成夹角的一半，所述第一竖腔51的内径比横腔55的内径大4-8mm，所述第三竖腔53的长度为10mm，所述横腔55的长度为10-15mm。
所述凹模4包括第一镶块41及其底部的第二镶块42，所述第一镶块41的顶部设置有第二螺钉43，所述第一镶块41与第二镶块42通过第二螺钉43固定安装，所述第一竖腔51、第二竖腔52、第三竖腔53设置在第一镶块41的内部，所述弯腔54与横腔55设置在第一镶块41的底部、第二镶块42的顶部上，所述出料口7位于第一镶块41与第二镶块42连接的部位。
所述第一镶块41的顶部插装有贯穿至第二镶块42内的组装销钉46，所述组装销钉46用于第一镶块41与第二镶块42的连接定位。
所述第一镶块41的顶部设置有第一安装孔44与第二安装孔45，所述第一安装孔44均匀分布于进料口6的周围，所述第二安装孔45设置在第一安装孔44与进料口6之间的部位，且第一安装孔44与第二安装孔45均以进料口6为圆心均匀分布，所述第一安装孔44内设置有加热棒8，所述第二安装孔45内设置有温度传感器9，所述温度传感器9与控制器10信号连接，所述加热棒8与控制器10电连接，所述控制器10外接有电源。
所述加热棒8的底端位于弯腔54与横腔55的连接处。
所述凸模3采用圆形挂台直通式结构。
所述上模具1与下模具2的外表面均包裹有保温材料。
所述凸模3与进料口6的内壁之间设置有间隙。
所述下模具1包括上模座板11、上模垫板12、凸模固定板11与导套14，所述上模座板11的顶部与压力机上的滑块连接，所述上模垫板12设置在上模座板11的底部，所述凸模固定板11设置在上模垫板12的底部，所述凸模1设置在凸模固定板11内，所述上模座板11的顶部设置有依次穿过上模座板11、上模垫板12并延伸至凸模固定板11内的第三螺钉15，所述凸模固定板11通过第三螺钉15与上模垫板12固定安装，所述上模座板11的底部设置有穿过上模垫板12并延伸至凸模固定板11内的定位销钉16，所述导套14设置在上模座板11的四角上，且导套14与导柱21配套使用，所述导套34与导柱23采用不对称设计。
所述下模具2包括下模座板21、下模垫板22与导柱23，所述下模座板21的底部与压力机的工作台连接，所述下模垫板22设置在下模座板21的顶部，所述凹模4设置在下模垫板22的顶部，所述下模座板21的底部设置有依次穿过下模座板21、下模垫板22并延伸至凹模4内的第一螺钉24，所述凹模4通过第一螺钉24与下模垫板22固定安装，所述导柱23设置在下模座板21的四角上。
本发明的原理说明如下：
本设计主要通过凹模通道改变粉类物质挤压时的受力，以使粉类物质先后收到径向压力以及等径角挤压，细化挤压材料的晶粒，改变材料的晶粒排列方向，达到了增强粉类物质的力学性能，达到了制备材料的高密度与抗拉强度高的效果。
使用时，先进行步骤，将下模具2的出料口7密封，再将粉类物质从下模具2的进料口6注入到凹模通道5中，使用加热棒对模具进行加热，热量通过热传导到达粉类物质，此时粉类物质位于凹模通道5内；
再进行压实步骤，将使上模具1从上垂直往下移动，以带动上模具1上的凸模3一并向下移动，再由下移的凸模3对凹模通道5内粉类物质进行挤压，在凸模3的下压过程中，粉类物质持续受到凸模3施加的压力，粉类物质在第一竖腔51内进行预压，粉类物质在第二竖腔52内受到径向压力、推力，提高粉类物质的制备密度，使得制备出来的粉类物质密度较大，粉类物质在第三竖腔53内受到第二竖腔52中粉类物质传递的推力，粉类物质在弯腔54内受到等径角挤压、推力，通过等径角挤压进行剧烈塑性形变，细化挤压材料的晶粒，改变材料的晶粒排列方向，达到了增强粉类物质的力学性能，提高了抗拉强度，粉类物质在横腔55内受到弯腔54内粉类物质的推力；
然后进行出料步骤，当粉类物质下移至出料口7处时，打开出料口7，使粉类物质被挤出出料口7，以获得晶粒重新排列的粉类物质，再对挤出后的粉类物质冷却以完成形变，此时，所述剧烈塑性形变工艺结束。
进行挤压的过程中，当传感器9检测到模具温度高于设定温度时，便通过控制器10停止对模具进行加热，当传感器9检测到模具温度低于设定温度最小值时，便通过控制器10启动对模具进行加热。
实施例1：
参见图1至图8，一种粉类物质的剧烈塑性形变工艺，所述剧烈塑性形变工艺包括以下步骤：
粉类物质的上料步骤：先将下模具2的出料口7密封，再将粉类物质从下模具2的进料口6注入到凹模通道5中，此时粉类物质位于凹模通道5内；粉类物质的压实步骤：先使上模具1从上垂直往下移动，以带动上模具1上的凸模3一并向下移动，再由下移的凸模3对凹模通道5内粉类物质进行挤压，在凸模3的下压过程中，粉类物质持续受到凸模3施加的压力，受压的粉类物质沿凹模通道5向下移动，在粉类物质下移的过程中，粉类物质先受到径向压力、推力，粉类物质继续在凹模通道5内移动并受到到推力，然后粉类物质受到等径角挤压、推力，并对粉类物质继续压实；粉类物质的出料步骤：当粉类物质下移至出料口7处时，打开出料口7，使粉类物质被挤出出料口7，以获得晶粒重新排列的粉类物质，再对挤出后的粉类物质冷却以完成形变，此时，所述剧烈塑性形变工艺结束。
所述粉类物质的上料步骤中：在粉类物质的注入过程中，使用加热棒8对粉类物质进行加热；所述加热棒8与控制器10相连接，所述控制器10与传感器9连接，所述传感器9用于检测凹模通道5内粉类物质的温度。
实施例2：
基本内容同实施例1，不同之处在于：
参见图1至图8，所述下模具2底面与上模具1的顶面均为平面结构，所述上模具1与压力机的滑块连接，所述下模具2与压力机的工作台连接，所述上模具1的底部设置有凸模3，所述下模具2的顶部设置有凹模4，所述凹模4内设置有凹模通道5，所述凹模4的顶部设置有进料口6，所述凹模4的一侧设置有出料口7，所述进料口6与出料口7通过凹模通道5相连通；所述凹模通道5包括第一竖腔51、第二竖腔52、第三竖腔53、弯腔54与横腔55，所述第一竖腔51、第二竖腔52、第三竖腔53依次连接，所述第三竖腔53通过弯腔54与横腔55连接；所述粉类物质在第一竖腔51内进行预压，粉类物质在第二竖腔52内受到径向压力、推力，粉类物质在第三竖腔53内受到第二竖腔52中粉类物质传递的推力，粉类物质在弯腔54内受到等径角挤压、推力，粉类物质在横腔55内受到弯腔54内粉类物质的推力。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
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