權(quán)利要求

1.一種超細(xì)晶鋁合金深冷鍛造制備裝置，包括裝設(shè)于鍛造液壓機(jī)上、下工作平臺上的鍛造壓機(jī)通用模座(2-0)，其特征在于：還包括液氮制冷系統(tǒng)(1)以及深冷鍛造模具總成(2)，所述液氮制冷系統(tǒng)(1)包括自增壓液氮容器(1-1)、深冷控制系統(tǒng)(1-2)以及液氮管道(1-3)，所述自增壓液氮容器(1-1)通過兩路所述液氮管道(1-3)與深冷控制系統(tǒng)(1-2)連接，所述深冷鍛造模具總成(2)裝設(shè)于所述鍛造壓機(jī)通用模座(2-0)上，深冷鍛造模具總成(2)內(nèi)開設(shè)有液氮冷卻通道，兩路所述液氮管道(1-3)的終端分別與一深冷鍛造模具總成(2)內(nèi)的液氮冷卻通道相連通，深冷控制系統(tǒng)(1-2)能根據(jù)深冷鍛造模具總成(2)的溫度反饋?zhàn)詣诱{(diào)節(jié)液氮流量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超細(xì)晶鋁合金深冷鍛造制備裝置，其特征在于：所述深冷鍛造模具總成(2)包括快速連接模座(2-1)和鍛造平砧總成(2-3)，所述鍛造壓機(jī)通用模座(2-0)的橫截面呈圓形，快速連接模座(2-1)和鍛造平砧總成(2-3)的橫截面均呈矩形，所述快速連接模座(2-1)的一端裝設(shè)于鍛造壓機(jī)通用模座(2-0)的圓形表面上，相對的另一端設(shè)有矩形凹槽，所述鍛造平砧總成(2-3)通過快速連接螺釘(2-2)裝設(shè)于所述矩形凹槽內(nèi)，且鍛造壓機(jī)通用模座(2-0)、快速連接模座(2-1)以及鍛造平砧總成(2-3)的幾何中心線均相重合。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超細(xì)晶鋁合金深冷鍛造制備裝置，其特征在于：所述鍛造壓機(jī)通用模座(2-0)的表面上均勻開設(shè)有多條徑向布置的T型通槽，所述快速連接模座(2-1)上與鍛造壓機(jī)通用模座(2-0)接觸的一端四周均設(shè)有豎向的安裝孔，快速連接模座(2-1)通過穿設(shè)于所述T型通槽和安裝孔內(nèi)的T型槽用螺釘(2-6)與鍛造壓機(jī)通用模座(2-0)連接，并通過螺母(2-5)緊固。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超細(xì)晶鋁合金深冷鍛造制備裝置，其特征在于：所述快速連接模座(2-1)設(shè)有矩形凹槽的一端側(cè)壁上對稱設(shè)置有多個(gè)中心線水平布置的裝配通孔，所述鍛造平砧總成(2-3)位于矩形凹槽內(nèi)的一端側(cè)壁上設(shè)有與所述裝配通孔對應(yīng)的錐形盲孔，所述快速連接螺釘(2-2)的端部設(shè)有錐頭，快速連接螺釘(2-2)裝設(shè)于對應(yīng)的裝配孔和錐形盲孔內(nèi)并通過所述錐頭與錐形盲孔相配合將鍛造平砧總成(2-3)緊固于快速連接模座(2-1)上。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超細(xì)晶鋁合金深冷鍛造制備裝置，其特征在于：所述鍛造平砧總成(2-3)由鈹青銅材料制成，包括平砧本體(2-3-3)、長塞塊(2-3-1)以及短塞塊(2-3-4)，所述平砧本體(2-3-3)內(nèi)開設(shè)有多條通道，各通道均從一側(cè)壁延伸至相對側(cè)壁，相鄰2條或3條通道的端部均設(shè)有將各通道首尾連通的通槽，通槽內(nèi)分別裝設(shè)所述的長塞塊(2-3-1)或短塞塊(2-3-4)并通過塞塊安裝螺釘(2-3-2)固定;所述長塞塊(2-3-1)、短塞塊(2-3-4)、通槽以及多個(gè)通道共同組成所述的液氮冷卻通道，液氮冷卻通道的入口和出口處均設(shè)有內(nèi)螺紋并螺接有液氮轉(zhuǎn)換接口(2-3-5)，入口通過液氮轉(zhuǎn)換接口(2-3-5)與所述液氮管道(1-3)的終端連通，出口與空氣連通。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超細(xì)晶鋁合金深冷鍛造制備裝置，其特征在于：所述液氮冷卻通道設(shè)有7條，均為水平布置且對稱分布于所述平砧本體(2-3-3)的中心面，所述液氮冷卻通道的入口和出口位于同一側(cè)且高于快速連接模座(2-1)上的矩形凹槽頂部，入口位于平砧本體(2-3-3)的中心位置，出口設(shè)有兩個(gè)，分別位于入口的兩側(cè)。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超細(xì)晶鋁合金深冷鍛造制備裝置，其特征在于：所述平砧本體(2-3-3)的截面呈矩形結(jié)構(gòu)，矩形結(jié)構(gòu)的上下端面對稱布置，且上下端面均能作為工作表面使用。

8.根據(jù)權(quán)利要求5-7任一項(xiàng)所述的超細(xì)晶鋁合金深冷鍛造制備裝置，其特征在于：還包括圍設(shè)于鍛造平砧總成(2-3)四周的保溫板總成(3)，所述保溫板總成(3)包括后端面保溫板、側(cè)面保溫板以及前端面保溫板，各保溫板均通過螺栓貼合裝設(shè)于快速連接模座(2-1)的矩形凹槽內(nèi)側(cè)壁上，并與鍛造平砧總成(2-3)的四周側(cè)壁之間留有間隙;鍛造平砧總成(2-3)與快速連接模座(2-1)的矩形凹槽相接觸的端面設(shè)有柔性隔熱層(2-4)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超細(xì)晶鋁合金深冷鍛造制備裝置，其特征在于：所述保溫板總成(3)由低導(dǎo)熱系數(shù)的絕熱陶瓷加工而成，所述柔性隔熱層(2-4)的厚度為0.5～3mm，所述液氮管道(1-3)為柔性管路且外圍包裹保溫棉。

10.一種權(quán)利要求9所述的超細(xì)晶鋁合金深冷鍛造制備裝置的使用方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1：將所述鍛造壓機(jī)通用模座(2-0)與鍛造液壓機(jī)的上、下工作平臺裝配固定，所述快速連接模座(2-1)裝設(shè)于鍛造壓機(jī)通用模座(2-0)上，所述鍛造平砧總成(2-3)裝設(shè)于快速連接模座(2-1)的矩形凹槽內(nèi)，并在快速連接模座(2-1)與鍛造平砧總成(2-3)之間的間隙設(shè)置保溫板總成(3);

S2：使用所述液氮管道(1-3)連接自增壓液氮容器(1-1)、深冷控制系統(tǒng)(1-2)及鍛造平砧總成(2-3)，并設(shè)置制冷參數(shù);

S3：開啟自增壓液氮容器(1-1)對鍛造平砧總成(2-3)預(yù)冷至溫度達(dá)到-100℃以下;

S4：啟動鍛造液壓機(jī)，設(shè)置鍛造參數(shù)，將提前預(yù)冷至-180℃以下的坯料放置在鍛造平砧總成(2-3)的平砧本體(2-3-3)中心，涂抹深冷潤滑劑后開始鍛造，鍛造過程中保持液氮制冷系統(tǒng)(1)的開啟以維持工作溫度的穩(wěn)定;

S5：循環(huán)調(diào)整坯料加載軸進(jìn)行多次下壓，直至完成工藝方案;

S6：關(guān)閉自增壓液氮容器(1-1)，關(guān)閉深冷控制系統(tǒng)(1-2)，壓機(jī)復(fù)位，取出工件。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

[0001]本發(fā)明涉及超細(xì)晶鋁材制備領(lǐng)域，尤其涉及一種超細(xì)晶鋁合金深冷鍛造制備裝置及使用方法。

背景技術(shù)

[0002]精確探測、精確制導(dǎo)是空天裝備、國防軍工的的重要需求，高精密光學(xué)系統(tǒng)則是實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的前提。先進(jìn)光學(xué)系統(tǒng)不但要求成像質(zhì)量好，而且要求體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單。高精密光學(xué)鋁鏡具有輕量化、高分辨率、寬光譜、低成本等優(yōu)異特性，目前已被國內(nèi)外廣泛采用。為保證觀測精度及成像質(zhì)量，通常要求鏡面加工精度達(dá)到納米級，而晶粒尺度是影響加工精度的關(guān)鍵因素。因此，超細(xì)晶鏡坯是保證反射鏡加工質(zhì)量的重要前提。然而，目前超細(xì)晶鋁合金坯料產(chǎn)業(yè)化穩(wěn)定制備裝備及方法仍然缺乏。

[0003]超細(xì)晶鋁合金具優(yōu)異的強(qiáng)度、韌性、耐蝕性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。通常，通過強(qiáng)塑性變形工藝可實(shí)現(xiàn)超細(xì)晶鋁合金的制備，主要包括：等徑角擠壓，高壓扭轉(zhuǎn)，多向鍛造等方法。其中多向鍛造通過加載軸循環(huán)變換實(shí)現(xiàn)應(yīng)變累積，較其他工藝具有設(shè)備簡單、構(gòu)件形狀靈活、變形均勻等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)多規(guī)格超細(xì)晶鋁合金坯料制備。盡管如此，常規(guī)(室溫)鍛造工藝制備超細(xì)晶坯料所需條件仍然十分苛刻：極低應(yīng)變速率和較小的尺寸以避免變形熱引發(fā)的動態(tài)回復(fù)和動態(tài)再結(jié)晶，極大變形量以累積更多位錯(cuò)。這使得該工藝難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

[0004]深冷變形是一種近年來受到廣泛關(guān)注的塑性變形新方法。低溫條件下，鋁合金塑性增強(qiáng)，加工硬化率提高，變形均勻性改善;同時(shí)，動態(tài)回復(fù)受到抑制，大量位錯(cuò)被累積，從而促進(jìn)幾何再結(jié)晶發(fā)生，顯著增強(qiáng)了材料晶粒細(xì)化能力;激活能增加，動態(tài)析出難以發(fā)生，促進(jìn)了后續(xù)熱處理過程強(qiáng)化相均勻彌散析出。此外，由于基體強(qiáng)度增加，深冷變形對于粗大殘余結(jié)晶相的剪切破碎能力更強(qiáng)，改善了材料組織均勻性。

[0005]綜上所述，設(shè)計(jì)開發(fā)一種深冷鍛造裝置，實(shí)現(xiàn)超細(xì)晶鋁合金高品質(zhì)、高效率、多規(guī)格、低成本、無污染制備，對我國高端裝備、航空航天、國防軍工等領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能實(shí)現(xiàn)超細(xì)晶鋁合金高品質(zhì)、高效率、多規(guī)格、低成本、無污染制備的超細(xì)晶鋁合深冷鍛造制備裝置，還提供一種該深冷鍛造制備裝置的使用方法。

[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種超細(xì)晶鋁合金深冷鍛造制備裝置，包括裝設(shè)于鍛造液壓機(jī)上、下工作平臺上的鍛造壓機(jī)通用模座，還包括液氮制冷系統(tǒng)以及深冷鍛造模具總成，所述液氮制冷系統(tǒng)包括自增壓液氮容器、深冷控制系統(tǒng)以及液氮管道，所述自增壓液氮容器通過兩路所述的液氮管道與深冷控制系統(tǒng)連接，所述深冷鍛造模具總成裝設(shè)于所述鍛造壓機(jī)通用模座上，深冷鍛造模具總成內(nèi)開設(shè)有液氮冷卻通道，兩路所述液氮管道的終端分別與一深冷鍛造模具總成內(nèi)的液氮冷卻通道相連通，深冷控制系統(tǒng)能根據(jù)深冷鍛造模具總成的溫度反饋?zhàn)詣诱{(diào)節(jié)液氮流量。

[0008]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

進(jìn)一步的，所述深冷鍛造模具總成包括快速連接模座和鍛造平砧總成，所述鍛造壓機(jī)通用模座的橫截面呈圓形，快速連接模座和鍛造平砧總成的橫截面均呈矩形，快速連接模座的一端裝設(shè)于鍛造壓機(jī)通用模座的圓形表面上，相對的另一端設(shè)有矩形凹槽，所述鍛造平砧總成通過快速連接螺釘裝設(shè)于所述矩形凹槽內(nèi)，且鍛造壓機(jī)通用模座、快速連接模座以及鍛造平砧總成的幾何中心線均相重合。

[0009]進(jìn)一步的，所述鍛造壓機(jī)通用模座的表面上均勻開設(shè)有多條徑向布置的T型通槽，所述快速連接模座上與鍛造壓機(jī)通用模座接觸的一端四周均設(shè)有豎向的安裝孔，快速連接模座通過穿設(shè)于所述T型通槽和安裝孔內(nèi)的T型槽用螺釘與鍛造壓機(jī)通用模座連接，并通過螺母緊固。

[0010]進(jìn)一步的，所述快速連接模座設(shè)有矩形凹槽的一端側(cè)壁上對稱設(shè)置有多個(gè)中心線水平布置的裝配通孔，所述鍛造平砧總成位于矩形凹槽內(nèi)的一端側(cè)壁上設(shè)有與所述裝配通孔對應(yīng)的錐形盲孔，所述快速連接螺釘?shù)亩瞬吭O(shè)有錐頭，快速連接螺釘裝設(shè)于對應(yīng)的裝配孔和錐形盲孔內(nèi)并通過所述錐頭與錐形盲孔相配合將鍛造平砧總成緊固于快速連接模座上。

[0011]進(jìn)一步的，所述鍛造平砧總成由鈹青銅材料制成，包括平砧本體、長塞塊、短塞塊以及液氮轉(zhuǎn)換接口，所述平砧本體上開設(shè)有多條通道，各通道均從一側(cè)壁延伸至相對側(cè)壁，相鄰2條或3條通道的端部均設(shè)有將各通道首尾連通的通槽，通槽內(nèi)分別裝設(shè)所述的長塞塊或短塞塊并通過塞塊安裝螺釘固定;所述長塞塊、短塞塊、通槽以及多個(gè)通道共同組成所述的液氮冷卻通道，液氮冷卻通道的入口和出口處均設(shè)有內(nèi)螺紋并螺接有液氮轉(zhuǎn)換接口，入口通過液氮轉(zhuǎn)換接口與所述液氮管道的終端連通，出口與空氣連通。

[0012]進(jìn)一步的，所述液氮冷卻通道設(shè)有7條，均為水平布置且對稱分布于所述平砧本體的中心面，所述液氮冷卻通道的入口和出口位于同一側(cè)且高于快速連接模座上的矩形凹槽頂部，入口位于平砧本體的中心位置，出口設(shè)有兩個(gè)，分別位于入口的兩側(cè)。

[0013]進(jìn)一步的，所述平砧本體的截面呈矩形結(jié)構(gòu)，矩形結(jié)構(gòu)的上下端面對稱布置，且上下端面均能作為工作表面使用。

[0014]進(jìn)一步的，還包括圍設(shè)于鍛造平砧總成四周的保溫板總成，所述保溫板總成包括后端面保溫板、側(cè)面保溫板以及前端面保溫板，各保溫板均通過螺栓貼合裝設(shè)于快速連接模座的矩形凹槽內(nèi)側(cè)壁上，并與鍛造平砧總成的四周側(cè)壁之間留有間隙;鍛造平砧總成與快速連接模座的矩形凹槽相接觸的端面設(shè)有柔性隔熱層。

[0015]進(jìn)一步的，所述保溫板總成由低導(dǎo)熱系數(shù)的絕熱陶瓷加工而成，所述柔性隔熱層的厚度為0.5～3mm，所述液氮管道為柔性管路且外圍包裹保溫棉。

[0016]作為同一種發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的超細(xì)晶鋁合金深冷鍛造制備裝置的使用方法，包括如下步驟：

S1：將所述鍛造壓機(jī)通用模座與鍛造液壓機(jī)的上、下工作平臺裝配固定，所述快速連接模座裝設(shè)于鍛造壓機(jī)通用模座上，所述鍛造平砧總成裝設(shè)于快速連接模座的矩形凹槽內(nèi)，并在快速連接模座與鍛造平砧總成之間的間隙設(shè)置保溫板總成;

S2：使用所述液氮管道連接自增壓液氮容器、深冷控制系統(tǒng)及鍛造平砧總成，并設(shè)置制冷參數(shù);

S3：開啟自增壓液氮容器對鍛造平砧總成預(yù)冷至溫度達(dá)到-100℃以下;

S4：啟動鍛造液壓機(jī)，設(shè)置鍛造參數(shù)，將提前預(yù)冷至-180℃以下的工件坯料放置在鍛造平砧總成的平砧本體中心，涂抹深冷潤滑劑后開始鍛造，鍛造過程中保持制液氮冷系統(tǒng)的開啟以維持工作溫度的穩(wěn)定;

S5：循環(huán)調(diào)整坯料加載軸進(jìn)行多次下壓，直至完成工藝方案;

S6：關(guān)閉自增壓液氮容器，關(guān)閉深冷控制系統(tǒng)，壓機(jī)復(fù)位，取出工件。

[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1)本發(fā)明的深冷鍛造裝置，采用液氮作為制冷劑，具有制冷溫度范圍大、冷卻效率高、綠色無污染等特點(diǎn)?？蓪?shí)現(xiàn)溫度在0℃～-160℃范圍內(nèi)任意溫度的近等溫鍛造，可顯著提高鍛造加工和實(shí)驗(yàn)工藝參數(shù)的精準(zhǔn)度和標(biāo)準(zhǔn)化程度。其中的深冷控制系統(tǒng)通過布置在液氮管道上的電磁閥、手動球閥調(diào)整液氮壓力、流量，從而控制模具溫度，并且可通過布置在模具上的熱電偶接收溫度反饋，同時(shí)自動調(diào)整輸出參數(shù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控溫。

[0018]2)本發(fā)明的深冷鍛造裝置，由于工作平砧的材料為高導(dǎo)熱系數(shù)的鈹青銅，能夠?yàn)槌尚芜^程提供穩(wěn)定的深冷環(huán)境，從而使鋁合金加工硬化能力提高，動態(tài)恢復(fù)受到抑制，大量位錯(cuò)被累積。并且隨著變形量的提升，幾何再結(jié)晶發(fā)生，位錯(cuò)能逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆蚍植嫉募{米尺度晶粒。

[0019]3)本發(fā)明中的深冷鍛造模具總成，包括快速連接模座、快速連接螺釘、鍛造平砧總成，通過快速連接螺釘與鍛造平砧總成側(cè)面的錐形盲孔配合，可實(shí)現(xiàn)裝備快速裝卸，加工效率明顯得到改善。同時(shí)，本發(fā)明中的平砧本體為上下端面對稱設(shè)計(jì)，上下端面均可作為工作面，一個(gè)端面被磨損后可翻面使用另一面，可節(jié)約設(shè)備成本，提高設(shè)備的可靠性。

附圖說明

[0020]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例公開的一種超細(xì)晶鋁合金深冷鍛造制備裝置的連接結(jié)構(gòu)示意圖。

[0021]圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例公開的一種超細(xì)晶鋁合金深冷鍛造制備裝置的深冷鍛造模具總成的軸測裝配結(jié)構(gòu)示意圖。

[0022]圖3是圖2的局部剖分示意圖。

[0023]圖4是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例公開的一種超細(xì)晶鋁合金深冷鍛造制備裝置的平砧本體內(nèi)液氮冷卻通道的剖切結(jié)構(gòu)示意圖。

[0024]圖5是采用本發(fā)明實(shí)施例公開的一種超細(xì)晶鋁合金深冷鍛造制備裝置制備的6061超細(xì)晶鋁合金的透射圖片。

[0025]圖例說明：

1、液氮制冷系統(tǒng);1-1、自增壓液氮容器;1-2、深冷控制系統(tǒng);1-3、液氮管道;2、深冷鍛造模具總成;2-0、鍛造壓機(jī)通用模座;2-1、快速連接模座;2-2、快速連接螺釘;2-3、鍛造平砧總成;2-3-1、長塞塊;2-3-2、塞塊安裝螺釘;2-3-3、平砧本體;2-3-4、短塞塊;2-3-5、液氮轉(zhuǎn)換接口;2-4、柔性隔熱層;2-5、螺母;2-6、T型槽用螺釘;3、保溫板總成。

具體實(shí)施方式

[0026]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

[0027]實(shí)施例1

如圖1-如圖4所示，一種本發(fā)明的超細(xì)晶鋁合金深冷鍛造制備裝置實(shí)施例，包括液氮制冷系統(tǒng)1、深冷鍛造模具總成2、保溫板總成3以及裝設(shè)于鍛造液壓機(jī)上、下工作平臺上的鍛造壓機(jī)通用模座2-0。液氮制冷系統(tǒng)1包括自增壓液氮容器1-1、深冷控制系統(tǒng)1-2以及液氮管道1-3。自增壓液氮容器1-1通過兩路液氮管道1-3與深冷控制系統(tǒng)1-2連通，深冷鍛造模具總成2裝設(shè)于鍛造壓機(jī)通用模座2-0上，深冷鍛造模具總成2內(nèi)開設(shè)有液氮冷卻通道，兩路液氮管道1-3的終端分別與一深冷鍛造模具總成2內(nèi)的液氮冷卻通道相連通，深冷控制系統(tǒng)1-2能根據(jù)深冷鍛造模具總成2的溫度反饋?zhàn)詣诱{(diào)節(jié)液氮流量。其中，自增壓液氮容器1-1(液氮罐)的容量需根據(jù)工作時(shí)長及目標(biāo)工作溫度進(jìn)行調(diào)整，每100L液氮可維持本裝備在-100～-120℃穩(wěn)定工作1小時(shí)。深冷控制系統(tǒng)1-2為二通路結(jié)構(gòu)，每個(gè)通路上均設(shè)置有兩個(gè)電磁閥、兩個(gè)手動球閥以控制液氮流通壓力及流量，從而控制模具溫度，并且可通過布置在模具上的熱電偶(現(xiàn)有技術(shù)，未在圖中示出)接收溫度反饋，同時(shí)自動調(diào)整輸出參數(shù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控溫。深冷控制系統(tǒng)1-2的控制柜側(cè)面設(shè)有氧濃度檢測儀(現(xiàn)有技術(shù)，未在圖中示出)，當(dāng)氧氣濃度低于15%時(shí)蜂鳴報(bào)警，以保證現(xiàn)場工作環(huán)境的安全。

[0028]本實(shí)施例中，深冷鍛造模具總成2包括快速連接模座2-1、快速連接螺釘2-2以及鍛造平砧總成2-3。鍛造壓機(jī)通用模座2-0的橫截面呈圓形，其裝設(shè)于鍛造壓機(jī)的上下平臺上?？焖龠B接模座2-1和鍛造平砧總成2-3的橫截面均呈矩形結(jié)構(gòu)，快速連接模座2-1的一端裝設(shè)于鍛造壓機(jī)通用模座2-0的圓形表面上，相對的另一端設(shè)有矩形凹槽，鍛造平砧總成2-3通過快速連接螺釘2-2裝設(shè)于矩形凹槽內(nèi)，且鍛造壓機(jī)通用模座2-0、快速連接模座2-1以及鍛造平砧總成2-3的幾何中心線均相重合，可避免鍛造加工時(shí)發(fā)生偏載。

[0029]本實(shí)施例中，鍛造壓機(jī)通用模座2-0的圓形表面上均設(shè)有多條徑向布置的T型通槽，快速連接模座2-1上與鍛造壓機(jī)通用模座2-0接觸的一端四周均設(shè)有豎向的安裝孔，快速連接模座2-1通過穿設(shè)于T型通槽和安裝孔內(nèi)的T型槽用螺釘2-6與鍛造壓機(jī)通用模座2-0連接，并通過螺母2-5緊固。

[0030]本實(shí)施例中，鍛造平砧總成2-3采用鈹青銅材料加工而成，其熱傳導(dǎo)系數(shù)極高、高強(qiáng)高韌、低溫性能優(yōu)良，以保證模具能快速制冷及坯料工作溫度穩(wěn)定。快速連接螺釘2-2的端部設(shè)有錐頭，快速連接模座2-1設(shè)有矩形凹槽一端的相對兩側(cè)壁上對稱設(shè)置有多個(gè)中心線水平布置的裝配通孔，鍛造平砧總成2-3位于矩形凹槽內(nèi)的一端側(cè)壁上設(shè)有與裝配通孔位置對應(yīng)的錐形盲孔，快速連接螺釘2-2穿設(shè)于對應(yīng)的裝配通過孔和錐形盲孔內(nèi)，其錐頭與錐形盲孔相配合將鍛造平砧總成2-3緊固于快速連接模座2-1上。該種結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)裝備的快速拆裝。

[0031]本實(shí)施例中，鍛造平砧總成2-3包括平砧本體2-3-3、長塞塊2-3-1、短塞塊2-3-4、塞塊安裝螺釘2-3-2以及液氮轉(zhuǎn)換接口2-3-5，平砧本體2-3-3上開設(shè)有多條通道，各通道均從一側(cè)壁(優(yōu)選未設(shè)置錐形盲孔的側(cè)壁)延伸至相對的側(cè)壁，相鄰2條或3條通道的端部設(shè)有將各通道首尾連通的通槽(優(yōu)選為腰圓形)，通槽內(nèi)分別嵌設(shè)與其形狀一致的長塞塊2-3-1或短塞塊2-3-4并通過塞塊安裝螺釘2-3-2固定，即當(dāng)相鄰2條通道的端部設(shè)有通槽時(shí)，使用短塞塊，當(dāng)相鄰3條通道的端部設(shè)有通槽時(shí)，使用長塞塊。長塞塊2-3-1、短塞塊2-3-4、通槽以及多個(gè)通道共同組成了鍛造平砧總成2-3的液氮冷卻通道，液氮冷卻通道的入口及出口處均設(shè)置螺紋，并螺接有液氮轉(zhuǎn)換接口2-3-5，便于快速連接液氮管道1-3。入口通過液氮轉(zhuǎn)換接口2-3-5與液氮管道1-3的終端連通，持續(xù)供給液氮，以維持鍛造平砧的溫度恒定，出口與空氣連通，液氮進(jìn)入液氮冷卻通道進(jìn)行熱交換后，會迅速氣化，排入空氣中(圖4中的箭頭所示即為液氮的流入和氮?dú)獾呐懦龇较?。本實(shí)施例中，液氮冷卻通道的入口和出口位于同一側(cè)且高于快速連接模座2-1上的矩形凹槽頂部，方便與液氮管道1-3連接。

[0032]本實(shí)施例中，鍛造平砧總成2-3共設(shè)置7條水平布置的液氮冷卻通道，且對稱分布于平砧本體2-3-3的中心面，以實(shí)現(xiàn)模具快速冷卻。其中液氮冷卻通道的入口設(shè)有一個(gè)并位于平砧本體2-3-3的中心位置，出口設(shè)有兩個(gè)分設(shè)于入口的兩側(cè)。

[0033]本實(shí)施例中，平砧本體2-3-3的截面呈矩形結(jié)構(gòu)，且為上下對稱設(shè)計(jì)，上下端面皆可使用，即上下端面均是工作表面，使用次數(shù)過多致一端磨損后，可翻面繼續(xù)使用，可降低成本。

[0034]本實(shí)施例中，保溫板總成3圍設(shè)于鍛造平砧總成2-3四周，采用低導(dǎo)熱系數(shù)絕熱陶瓷加工，包括后端面保溫板、側(cè)面保溫板以及前端面保溫板，各保溫板均通過螺栓貼合裝設(shè)于快速連接模座2-1的矩形凹槽內(nèi)側(cè)壁上，并與鍛造平砧總成2-3的四周側(cè)壁之間留有間隙。各保溫板上均設(shè)有多條避讓槽以及讓快速連接螺釘2-2穿過的通孔。鍛造平砧總成2-3與快速連接模座2-1的矩形凹槽相接觸的端面設(shè)有厚度為0.5～3mm的柔性隔熱層2-4，可避免快速連接模座2-1與鍛造平砧總成2-3接觸換熱導(dǎo)致能量耗散。

[0035]本實(shí)施例中，液氮管道1-3為柔性管路，以保證裝配方便快捷，柔性管路的外圍包裹保溫棉以減少熱量散失，減少液氮消耗。

[0036]實(shí)施例2

本實(shí)施例公開了上述超細(xì)晶鋁合金深冷鍛造裝置的使用方法，包括如下步驟：

S1：將鍛造壓機(jī)通用模座2-0與鍛造液壓機(jī)的上、下工作平臺裝配固定，快速連接模座2-1裝設(shè)于鍛造壓機(jī)通用模座2-0上，鍛造平砧總成2-3裝設(shè)于快速連接模座2-1的矩形凹槽內(nèi)，并在快速連接模座2-1與鍛造平砧總成2-3之間的間隙設(shè)置保溫板總成3。

[0037]S2：使用液氮管道1-3連接自增壓液氮容器1-1、深冷控制系統(tǒng)1-2及鍛造平砧總成2-3，并設(shè)置制冷參數(shù)。

[0038]S3：開啟自增壓液氮容器1-1對鍛造平砧總成2-3預(yù)冷，當(dāng)模具溫度達(dá)到-100℃以下后可實(shí)施下一步操作。

[0039]S4：啟動鍛造液壓機(jī)，設(shè)置鍛造參數(shù)，將提前預(yù)冷至-180℃以下的工件坯料放置在鍛造平砧總成2-3的平砧本體2-3-3中心，涂抹深冷潤滑劑后開始鍛造，鍛造過程中保持液氮制冷系統(tǒng)1的開啟以維持工作溫度的穩(wěn)定。

[0040]S5：循環(huán)調(diào)整坯料加載軸進(jìn)行多次下壓，直至完成工藝方案。

[0041]S6：關(guān)閉自增壓液氮容器1-1，關(guān)閉深冷控制系統(tǒng)1-2，壓機(jī)復(fù)位，取出工件。

[0042]圖5為使用本發(fā)明的制備裝置制備出的6061超細(xì)晶鋁合金透視圖，從圖中可以看出超細(xì)晶鋁合金材料組織的均勻性得到明顯改善。

[0043]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

說明書附圖(5)