CN107552700B - 一种大高径比大规格铸坯的一次镦粗成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大高径比大规格铸坯的一次镦粗成形方法，其特征在于：它包含如下步骤：(1)、棒材下料；(2)、均匀化热处理；(3)、将圆柱体坯料加热到成形温度并保温，并将镦粗成形模具整体预热到圆柱体坯料温度以上并保温，所述的镦粗成形模具它包括凸模、上凹模、下凹模、圆柱形顶杆；上凹模设在凸模的下方；下凹模设在上凹模的下方，下凹模的型腔内径d₂大于上凹模的型腔内径d₁，下凹模的型腔高h₂，上凹模的型腔和下凹模的型腔总高h₁，其中h₁/d₁＝n(n＞3)，镦粗条件需满足(4)、将经过均匀化热处理的圆柱体坯料放入上凹模、下凹模型腔内；(5)、镦粗；(6)、取出镦粗件。本发明有效避免“双鼓形”和折叠，实现大规格铸棒的大塑性变形。

Description

一种大高径比大规格铸坯的一次镦粗成形方法

技术领域

本发明涉及金属挤压成形技术领域，具体涉及一种大高径比大规格铸坯的一次镦粗成形方法。

背景技术

镦粗变形过程是一个不均匀变形的过程。圆柱体坯料镦粗时，一般高径比限制在小于等于2.5。当高径比(2＜H/D＜3)，工件侧表面容易呈现双鼓形。特别是当道次变形量较小而且接触摩擦较大时，变形很难深入且粘着区体积增大。这时，变形分布很不均匀，塑性变形仅在高向的外层发生；当H/D比值超过3后，还可能因失稳而造成工件的纵向弯曲产生折叠等缺陷，使得后续工序没法进行。尤其在当坯料端面不平或与坯料轴线不垂直，或坯料各处温度和性能不均匀，或模板上下面不平行，都会使坯料产生纵向弯曲，如果不加以校正继续锻造，就会形成折叠。折叠是一种内患，它不仅减小了零件的承载面积，而且工作时此处产生应力集中，常常成为疲劳源。因此，技术条件中规定锻件上一般不允许有折叠。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单、设计合理、使用方便的大高径比大规格铸坯的一次镦粗成形方法，高径比大于 3的圆柱体坯料镦粗时，可以有效避免“双鼓形”和折叠，实现大规格铸棒的大塑性变形。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种大高径比大规格铸坯的一次镦粗成形方法，它包含如下步骤：

(1)、棒材下料；

(2)、均匀化热处理；

(3)、将圆柱体坯料加热到成形温度并保温，并将镦粗成形模具整体预热到圆柱体坯料温度以上并保温，所述的镦粗成形模具它包括凸模、上凹模、下凹模、圆柱形顶杆；所述的凸模通过上模板与压力机的上滑块固定连接；上凹模设在凸模的下方；下凹模设在上凹模的下方，并通过紧固件或销轴与上凹模固定连接，所述的下凹模的型腔内径d₂大于上凹模的型腔内径d₁，下凹模的型腔高h₂，上凹模的型腔和下凹模的型腔总高h₁，其中h₁/d₁＝n(n＞3)，镦粗条件需满足

(4)、将预热保温后的模具安装在压力机上；给凸模、上凹模、下凹模均匀喷涂有机石墨润滑剂；将经过均匀化热处理的圆柱体坯料放入上凹模、下凹模型腔内；

(5)、压力机带动凸模向下运动，圆柱体坯料的上部坯料在镦粗初始时，被限制在上凹模中，开始镦粗时，该部分不变形，只将凸模施加的挤压力通过该部分传递给下部坯料，而下部不受限制坯料的高径比小于3，所以不会出现失稳，即使由于坯料端面不平造成稍许的失稳，在镦粗过程中，圆柱体坯料的鼓形会首先接触下凹模的内壁，使圆柱体坯料得到校形，保证镦粗过程的进行；而圆柱体坯料的上部初始被限制的金属，在镦粗过程中，随着下部坯料的不断镦粗，逐渐进入到下部不受限下凹模，实现镦粗，最后镦粗成所需的镦粗件；

(6)、压力机滑块带动凸模向上运动；压力机顶出缸向上运动，使、圆柱形顶杆向上运动，将镦粗件的底部上升到上凹模的出口端，然后取出；将凸模与上凹模、下凹模合模，将与压力机滑块和下工作台相连的紧固螺栓拧松，卸载掉模具。

采用上述方案后，本发明有益效果为：本发明所述的一种大高径比大规格铸坯的一次镦粗成形模具和方法，将高径比大于3的圆柱体坯料在变形时刻实际的高径比控制在H/D＜2.5，有效避免“双鼓形”和折叠，实现大规格铸棒的大塑性变形。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明实施例中镦粗前将圆柱体坯料放入模具时工作状态示意图；

图3是本发明实施例中圆柱体坯料开始镦粗时仅下部坯料变形阶段模具工作状态示意图；

图4是本发明实施例中圆柱体坯料镦粗过程中上部坯料逐渐进入下凹模变形阶段模具工作状态示意图；

图5是本发明实施例中圆柱体坯料在镦粗终成形阶段模具工作状态示意图。

图6是本发明的原理图。

附图标记说明：

1、凸模；2、上凹模；3、下凹模；4、紧固件；5、下固定板；6、下模板；7、上顶块；8、下顶块；9、圆柱形顶杆；9-1、阶梯台阶；10、圆柱体坯料。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步的说明。

参看图1所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包含上模板、凸模1、上凹模2、下凹模3、下固定板5、下模板6、上顶块7、下顶块8、圆柱形顶杆9；所述的凸模1通过上模板与压力机的上滑块固定连接；上凹模2设在凸模1的下方；下凹模3设在上凹模2的下方，并通过紧固件4或销轴与上凹模2固定连接；下凹模3、下固定板5、下模板6通过紧固件4依次固定连接；下固定板5上设有上顶块孔；上顶块7设在上顶块孔内；下模板6上设有阶梯孔；圆柱形顶杆9的顶端设有阶梯台阶9-1；下顶块8和圆柱形顶杆9的顶端设在阶梯孔内；上顶块7、下顶块8、圆柱形顶杆9依次接触连接；圆柱形顶杆9的末端与压力机顶出缸连接；

优选地，所述的下凹模3的型腔内径大于上凹模2的型腔内径；

优选地，所述的上顶块7的直径大于下顶块8的直径。

本发明还提供了大高径比大规格铸坯的一次镦粗成形方法，以Φ 400×2042mm的圆柱体坯料为例，它包含如下步骤：

一、棒材下料，得尺寸为Φ400×2042mm的圆柱体坯料10；

二、均匀化热处理；

三、将圆柱体坯料10加热到成形温度并保温，并将镦粗成形模具整体预热到圆柱体坯料温度以上并保温；

四、将预热保温后的模具安装在压力机上；给凸模1、上凹模2、下凹模3均匀喷涂有机石墨润滑剂；将经过均匀化热处理的圆柱体坯料10放入上凹模2、下凹模3型腔内(参看图2所示)；

五、压力机带动凸模1向下运动，圆柱体坯料的上部958mm长度的坯料在镦粗初始时，被限制在上凹模2中，开始镦粗时，该部分不变形，只将凸模施加的挤压力通过该部分传递给下部分1084mm长度部分的坯料，而下部不受限制坯料的高径比是2.7＜3，所以不会出现失稳，即使由于坯料端面不平造成稍许的失稳，在镦粗过程中，圆柱体坯料10的鼓形会首先接触下凹模3的内壁，使圆柱体坯料10得到校形，保证镦粗过程的进行(参看图3 所示)；而圆柱体坯料10的上部初始被限制的金属，在镦粗过程中，随着下部坯料的不断镦粗，逐渐进入到下部不受限下凹模3，实现镦粗(参看图4 所示)，这样，相当于在镦粗过程中，降低了坯料的高径比，把超过高径比的部分转化到镦粗成形的过程中，保证镦粗的每时每刻的高径比都小于一开始设计好的下部凹模镦粗的2.7，最后镦粗成所需的镦粗件(参看图5所示)；

六、压力机滑块带动凸模1向上运动；压力机顶出缸向上运动，使上顶块7、下顶块8、圆柱形顶杆9向上运动，将镦粗件的底部上升到上凹模2 的出口端，然后取出；将凸模1与上凹模2、下凹模3合模，将与压力机滑块和下工作台相连的紧固螺栓拧松，卸载掉模具。

参看图6所示，若圆柱体坯料初始尺寸为d₁×h₁，镦粗后尺寸为d₂×h₂，其中高径比h₁/d₁＝n(n＞3)，固定部分h＝h₁-h₂；在下凹模中坯料部分h₂/d₂＜2，若取极限h₂/d₂＝2，则h₂＝2d₂，其中h＝h₁-h₂；因此体积Δ整理可得(d₂ ²-d₁ ²) 所以镦粗条件需满足都可以使用本发明所述的一种大高径比大规格铸坯的一次镦粗成形模具，所以本案镦粗成形模具对应的镦粗条件需满足其中下凹模3的型腔内径d₂大于上凹模2的型腔内径d₁，下凹模3的型腔高h₂，上凹模2的型腔和下凹模的型腔总高h₁，其中h₁/d₁＝n(n＞3)。

采用上述方案后，本具体实施方式的有益效果为：本发明所述的一种大高径比大规格铸坯的一次镦粗成形模具和方法，将高径比大于3的圆柱体坯料在变形时刻实际的高径比控制在H/D＜2.5，有效避免“双鼓形”和折叠，实现大规格铸棒的大塑性变形。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (1)

1.一种大高径比大规格铸坯的一次镦粗成形方法，其特征在于：它包含如下步骤：

(1)、棒材下料；

(2)、均匀化热处理；

(3)、将圆柱体坯料加热到成形温度并保温，并将镦粗成形模具整体预热到圆柱体坯料温度以上并保温，所述的镦粗成形模具它包括凸模、上凹模、下凹模、下固定板、下模板、上顶块、下顶块、圆柱形顶杆；所述的凸模通过上模板与压力机的上滑块固定连接；上凹模设在凸模的下方；下凹模设在上凹模的下方，并通过紧固件与上凹模固定连接，所述的下凹模的型腔内径d₂大于上凹模的型腔内径d₁，下凹模的型腔高h₂，上凹模的型腔和下凹模的型腔总高h₁，其中h₁/d₁＝n，其中n＞3，镦粗条件需满足下凹模、下固定板、下模板通过紧固件依次固定连接；下固定板上设有上顶块孔；上顶块设在上顶块孔内；下模板上设有阶梯孔；圆柱形顶杆的顶端设有阶梯台阶；下顶块和圆柱形顶杆的顶端设在阶梯孔内；上顶块、下顶块、圆柱形顶杆依次接触连接；

(4)、将预热保温后的模具安装在压力机上；给凸模、上凹模、下凹模均匀喷涂有机石墨润滑剂；将经过均匀化热处理的圆柱体坯料放入上凹模、下凹模型腔内；

(5)、压力机带动凸模向下运动，圆柱体坯料的上部坯料在镦粗初始时，被限制在上凹模中，开始镦粗时，该部分不变形，只将凸模施加的挤压力通过该部分传递给下部坯料，而下部不受限制坯料的高径比小于3，所以不会出现失稳，即使由于坯料端面不平造成稍许的失稳，在镦粗过程中，圆柱体坯料的鼓形会首先接触下凹模的内壁，使圆柱体坯料得到校形，保证镦粗过程的进行；而圆柱体坯料的上部初始被限制的金属，在镦粗过程中，随着下部坯料的不断镦粗，逐渐进入到下部不受限下凹模，实现镦粗，最后镦粗成所需的镦粗件；

(6)、压力机滑块带动凸模向上运动；压力机顶出缸向上运动，使圆柱形顶杆向上运动，将镦粗件的底部上升到上凹模的出口端，然后取出；将凸模与上凹模、下凹模合模，将与压力机滑块和下工作台相连的紧固螺栓拧松，卸载掉模具。