CN107030241A - 一种旋锻机用模具及其制造方法 - Google Patents

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张科
张文强
郑晶
贾志华
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    • B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/02—Dies or mountings therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明公开了一种旋锻机用模具，包括模具主体，模具主体由多个模具块沿圆周方向依次拼装而成，模具块包括支撑体和工作体，每个模具块的工作体拼装形成模具主体的工作区，模具主体的工作区的中心位置处开设有模具孔，模具孔的内壁上设置有堆焊层，堆焊层的内表面为旋锻机用于旋锻工件的工作面，堆焊层的材质为钴铬钨合金或钴铬钼合金；模具孔为圆形通孔，模具孔的两侧端口向外扩大且为圆锥形结构。另外，本发明还提供了制造该模具的方法。本发明结构简单，在模具孔的内壁上设有一层高性高强度、高韧性、高抗疲劳性和高耐磨堆焊层，提高旋锻机用模具的使用性能、缩短旋锻制造周期、减少高性能昂贵模具材料的用量、显著降低制造成本。

Description

一种旋锻机用模具及其制造方法
技术领域
本发明属于旋锻机用模具技术领域，具体涉及一种旋锻机用模具及其制造方法。
背景技术
经旋转锻造的锻件具备组织致密、抗弯强度高(锻件表面存在附加压缩应力)、表面光洁、粗糙度精度高(利于零件装配)、易于切削加工(锻件具备连续的纤维流线)等优点。旋转锻造是制备难变形合金丝、棒、管材非常有效的加工方法。
旋锻模具是旋转锻压机(旋锻机)的关键部件，其性能、使用寿命、制造成本、生产周期等对材料的生产效率和生产成本具有重要的影响。
目前旋锻模具的结构、材质、生产加工基本都是采用传统的模式，存在模具结构不尽合理、加工周期长、效率较低、成本高、使用寿命短、尺寸精度较低、表面粗糙较差、高性能模具材料的性能未充分发挥、模具材料浪费多等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种旋锻机用模具。该模具结构简单，在模具孔的内壁上设置有一层堆焊层，堆焊层采用高性能的模具制造材料堆焊形成，该堆焊层具有高强度、高韧性、高抗疲劳性和高耐磨等特性，增加了模具孔内工作面的旋锻性能，解决了现有的旋锻机用的模具结构不合理、性能低、成本高、效率低、精度差等问题，提高旋锻机用模具的使用性能、缩短旋锻制造周期、减少高性能昂贵模具材料的用量、显著降低制造成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种旋锻机用模具，包括模具主体，所述模具主体由多个模具块沿圆周方向依次拼装而成，所述模具块包括支撑体和工作体，每个所述模具块的工作体拼装形成所述模具主体的工作区，所述模具主体的工作区的中心位置处开设有模具孔，其特征在于，所述模具孔的内壁上设置有堆焊层，所述堆焊层的内表面为旋锻机用于旋锻工件的工作面，所述堆焊层的材质为钴铬钨合金或钴铬钼合金；所述模具孔为圆形通孔，所述模具孔的两侧端口向外扩大且为圆锥形结构。
上述的一种旋锻机用模具，其特征在于，所述支撑体的材质为硬质合金；所述工作体的材质与支撑体的材质或者所述堆焊层的材质与工作体的材质相同。
上述的一种旋锻机用模具，其特征在于，所述堆焊层的厚度为0.01mm～100mm。
上述的一种旋锻机用模具，其特征在于，所述堆焊层的粗糙度为0.1mm～20mm。
上述的一种旋锻机用模具，其特征在于，所述模具块的数量为2～100块。
上述的一种旋锻机用模具，其特征在于，所述模具孔的两侧端口的锥度角为1°～90°。
另外，本发明还提供了一种制造上述的旋锻机用模具的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、模具坯加工：机加工出旋锻模具基础样坯的支撑体和工作体，再在支撑体上堆焊形成堆焊层；
步骤二、初加工：步骤二中得到的堆焊层先经过机械加工削铣和磨削，再拼装成模具主体；
步骤三、精加工：采用线切割对步骤三中拼装成的模具主体的工作段中心处初切割出模具孔，然后再精修切割模具孔，最后经打磨得到旋锻机用的模具初品；
步骤四、热处理：根据支撑体、工作体和堆焊层的材质，对步骤四中所述模具初品进行热处理，调节模具的强度和韧性，最后得到旋锻机用模具成品。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明模具块包括支撑块和工作块，以及模具孔内的堆焊层，堆焊层可采用昂贵的高性能模具材料(如钴铬钨合金或钴铬钼合金)用于模具孔内壁的用于旋锻的工作面，而相对廉价的模具材料用于模具支撑体以及工作体，这实现了“好钢用在刀刃上”的目的，从而在提高旋锻模具的旋锻的性能，降低制造模具成本。
2、本发明的堆焊层的内表面可作为旋锻加工丝、棒、管材的工作面，其具有良好的强韧性和粗糙度，尤其对难变形的合金丝、棒和管材具有更优效果，仅需一次旋锻加工，就能满足丝、棒和管材使用要求，而现有的模具需要多次加工才能达到，并且模具使用寿命比较短，生产效率低。
3、本发明的模具可根据旋锻加工丝、棒、管材的要求，制成各种尺寸和型号，并且能用于各种材质工件的旋锻加工，并且加工得到的丝、棒、管材的圆度接近零，表面完整光洁，长度方向尺寸均匀，具有广泛地应用范围。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图。
图2是本发明实施例1中模具块的结构示意图。
图3是本发明实施例1中模具孔的结构示意图。
图4是本发明实施例2中未加工模具孔前的模具工作体的结构示意图。附图标记说明：
1—支撑体； 2—工作体； 3—模具孔；4—堆焊层。
具体实施方式
实施例1
如图1、图2和图3所示，本实施例包括模具主体，所述模具主体由多个模具块沿圆周方向依次拼装而成，所述模具块包括支撑体1和工作体2，每个所述模具块的工作体2拼装形成所述模具主体的工作区，所述模具主体的工作区的中心位置处开设有模具孔3，所述模具孔3的内壁上设置有堆焊层4，所述堆焊层4的内表面为旋锻机用于旋锻工件的工作面，所述模具孔3为圆形通孔，所述模具孔3的两侧端口向外扩大且为圆锥形结构，解决了坯料(丝坯、棒坯和管坯)难以放入模具孔的问题，提高了加工的效率。
本实施例中，所述工作体2的材质为钴铬钨合金或钴铬钼合金；所述支撑体1的材质为硬质合金模具钢；所述工作体2的材质与支撑体1的材质或者所述工作体2的材质与工作体2的材质相同。由钴铬钨合金或钴铬钼合金堆焊的堆焊层具有良好的强韧性，是的高性能模具材料，但是原料价格比较贵，而支撑体1和工作体2可采用价格比较低的模具材料模具钢，将强韧性的堆焊层用于旋锻加工的工作面，能提高旋锻加工的工作效率，延长模具的使用寿命。
本实施例中，所述堆焊层的厚度为0.01mm～100mm，这是针对不同强度的工作选定的范围，如果旋锻加工的工件强度比较小且尺寸小，可以采用堆焊层比较薄的模具，而针对强度大的工件，则需要选择堆焊层比较厚的模具。
本实施例中，所述堆焊层4的粗糙度为0.1mm～20mm，不同堆焊层4的粗糙度，可旋锻加工出表面粗糙度与其接近的丝、棒、管材，进一步扩大应用范围。
本实施例中，所述模具块的数量为2～100块，根据旋锻加工工件的需要选择模具块的数量；当模具块的数量为2块时，2块模具块对拼形成模具主体，如图1所示，模具块的数量为4块，且每个模具块的形状和尺寸相同，通过拼装装配成模具主体，所述支撑体1的截面为矩形，所述工作体2的截面为直角三角形。
本实施例中，所述模具孔的两侧端口的锥度角为1°～90°，根据旋锻加工工件的需要，在该范围内都能满足要求，并且方便将坯料送入模具孔。
本实施例中，所述模具孔3的长度为1～1000mm，直径0.01～1000mm模具孔的两侧端口的长度为0.5～200mm，锥度角为1°～90°；所述模具孔的长度范围、直径范围均可以根据所要加工的丝材、棒材或管材的材质、尺寸等信息进行设计，制成各种尺寸以及型号的模具，应用范围较广，具有良好的经济效益。
实施例2
如图1、图2和图3所示，以四块模具块拼装成模具为例，旋锻机用模具的制造方法包括以下步骤：
步骤一、模具坯加工：将模具钢机加工出旋锻模具基础样坯的支撑体1和工作体2，再在支撑体1上堆焊形成堆焊层4；所述支撑体1的截面为矩形，工作体2的截面为三角形，所述支撑体1和工作体2的厚度均为30mm；
步骤二、初加工：步骤二中得到的堆焊层4先经过机械加工削铣和磨削，再拼装成未加工模具孔的模具主体(如图4所示)；
步骤三、精加工：采用线切割在步骤三中完整的模具主体的工作区中心处的堆焊层初切割出模具孔3，然后再精修切割模具孔3，最后经打磨得到旋锻机用的模具初品；模具孔3的直径为5mm，模具孔3的两侧端口的锥度角均为10°，长度为10mm；模具孔3内保留的堆焊层的厚度为10mm；
步骤四、热处理：根据支撑体1、工作体2和堆焊层4的材质，对步骤四中所述模具初品在800℃下热处理1.5h，使模具具有更优的强度和韧性，最后得到旋锻机用模具成品，
采用该模具配合旋锻机旋锻钛合金棒材，其表面光洁，圆度接近零，长度方向尺寸均匀。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (7)

1.一种旋锻机用模具，包括模具主体，所述模具主体由多个模具块沿圆周方向依次拼装而成，所述模具块包括支撑体(1)和工作体(2)，每个所述模具块的工作体(2)拼装形成所述模具主体的工作区，所述模具主体的工作区的中心位置处开设有模具孔(3)，其特征在于，所述模具孔(3)的内壁上设置有堆焊层(4)，所述堆焊层(4)的内表面为旋锻机用于旋锻工件的工作面，所述堆焊层(4)的材质为钴铬钨合金或钴铬钼合金，所述模具孔(3)为圆形通孔，所述模具孔(3)的两侧端口向外扩大且为圆锥形结构。
2.根据权利要求1所述的一种旋锻机用模具，其特征在于，所述支撑体(1)的材质为硬质合金；所述工作体(2)的材质与支撑体(1)的材质相同或者工作体(2)的材质与堆焊层(4)的材质相同。
3.根据权利要求1所述的一种旋锻机用模具，其特征在于，所述堆焊层(4)的厚度为0.01mm～100mm。
4.根据权利要求1所述的一种旋锻机用模具，其特征在于，所述堆焊层(4)的粗糙度为0.1mm～20mm。
5.根据权利要求1所述的一种旋锻机用模具，其特征在于，所述模具块(1)的数量为2～100块。
6.根据权利要求1所述的一种旋锻机用模具，其特征在于，所述模具孔的两侧端口的锥度角为1°～90°。
7.一种制造如权利要求1所述的旋锻机用模具的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、模具坯加工：机加工出旋锻模具基础样坯的支撑体(1)和工作体(2)，再在支撑体(1)上堆焊形成堆焊层(4)；
步骤二、初加工：步骤二中得到的堆焊层(4)先经过机械加工削铣和磨削，再拼装成模具主体；
步骤三、精加工：采用线切割对步骤三中拼装成的模具主体的工作段中心处初切割出模具孔(3)，然后再精修切割模具孔(3)，最后经打磨得到旋锻机用的模具初品；
步骤四、热处理：根据支撑体(1)、工作体(2)和堆焊层(4)的材质，对步骤四中所述模具初品进行热处理，调节模具的强度和韧性，最后得到旋锻机用模具成品。
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