将试样封闭在上下两个凹模中,当试样完全贴合在上下凹模里,管道直径的差异和摩 擦的存在可以作为挤压过程剪切变形的主动力和在剪切区域形成静水压力。上模以一 定的速度向下运动,下模以一定的角速度旋转,坯料在高静水压力和摩擦力作用下通 过剪切区域和挤压区域。当坯料向下挤出达到上凸模的长度限制,一次高压扭转挤压 停止,上凸模上升,新料进入上凹模中,上凸模下行,新的一次挤压开始。这样保证 了挤出材料的全部区域经过剪切变形,使得不连续的坯料在剪切变形和压力作用下结 合在一起,并且保持在纵轴向上微观结构和力学性能是均匀的。他们用于实验的模具 结构如下图 1-5 所示。
他们的研究结果证明这种实验装置在剪切区域可以达到足够的静水压力,而不需 要额外提供压力的设备。他们的分析表明:扭转产生的应变大小主要由下模旋转提供。 对比传统的 HPT 工艺,他们这种 HPTE 工艺的剪切区域的厚度可以大约是坯料半径 的 0.5 倍。实验数据显示,利用 HPTE 工艺经过一道次变形的平均等效应变为 19,已 经足够大了。通过微观实验以及对比不同的大塑性变形工艺一道次成形后的参考数据, 他们发现 HPTE 工艺具有优秀的晶粒细化效果,甚至超过 ECAP、CEC 和进阶 HPT 工艺。经过 HPTE 后的材料的维氏硬度会比其他 SPD 工艺稍微低一点。他们的研究 还表明:①上下凹模配合完好后内部空腔的剪切区域的形状为非轴对称状态,在坯料 的径向截面上应变分布会更均匀;②这个实验装置可以用来生产管状零件。