CN109434004A - 一种变形镁合金十字轴的等温锻造成形装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种变形镁合金十字轴的等温锻造成形装置,包括上模座、下模座、上模、套筒和下模,上模和下模一侧开设用于放置定位销的第一通孔;上模和下模外侧缠绕有连接有感应加热控制***的感应加热线圈;上模和下模上设置有相对的型腔,型腔内用于放置坯料。本发明还提供一种变形镁合金十字轴的等温锻造成形方法,主要包括:预处理挤压态变形镁合金棒料;依据十字轴零件尺寸确定坯料的大小,电火花线切割制坯料;对坯料进行表面处理后,上料合模;对坯料和模具进行加热并保温;在液压机上对坯料进行锻造成形操作;将成形后十字轴进行热处理及精加工。本发明提供变形镁合金十字轴的等温锻造成形装置及其方法,使镁合金锻造效果好,缺陷小。
Description
技术领域
本发明涉及变形镁合金的塑性成形技术领域,特别是涉及一种变形镁合金十字轴的等温锻造成形装置及其方法。
背景技术
十字轴,又称十字节,即万向接头,是实现变角度动力传递的机件,用于需要改变传动轴线方向的位置,它是汽车驱动***的万向传动装置的“关节”部件。十字轴零件主要用于各种机械的多向传动连接,常与联轴器配套使用,如:十字轴式万向器等。由于其主要承受扭转等力矩,所以在轴径上进行一定的热处理用以提高零件的强度。
镁合金是实用金属中密度最低的金属,具有比强度高、比刚度好、抗震减噪性能好等特点,是较为理想的金属结构材料。目前镁合金产品主要以压铸件为主,高性能的锻件应用很少。其主要原因是镁合金常温塑性差,对变形速率敏感,锻造成型困难。镁合金晶体结构为密排六方,常温下可开动的滑移系较少,塑性变形能力差。自由锻造的应变状态是一向压缩两相延伸,这对发挥镁合金的塑性不利。所以镁合金锻造时应精确地控制变形速度、变形率及其它工艺参数。
发明内容
本发明的目的是提供一种变形镁合金十字轴的等温锻造成形装置及其方法,以解决上述现有技术存在的问题,使镁合金锻造效果好,缺陷小。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
本发明提供一种变形镁合金十字轴的等温锻造成形装置,包括上模座和下模座,所述上模座底部固定连接有上模,所述下模座顶部嵌套有套筒,所述套筒内设置有下模,所述上模和下模一侧分别开设有对应的第一通孔,所述第一通孔内用于放置定位销;所述上模和下模外侧缠绕有感应加热线圈,所述感应加热线圈连接有感应加热控制***,所述感应加热线圈上连接有测温计;所述上模下表面和下模上表面分别设置有相对的型腔,所述型腔内用于放置坯料。
可选的,所述下模座中间开设有第二通孔,所述第二通孔内活动设置有顶出杆;所述第二通孔的内径小于所述套筒的内径。
可选的,所述上模座底部开设有连接槽,所述上模通过楔形块固定于所述连接槽上。
可选的,所述下模座上开设有深度为5mm的圆环形凹槽,所述套筒嵌套于所述圆环形凹槽内。
本发明还提供一种变形镁合金十字轴的等温锻造成形方法,包括如下步骤:
步骤1预处理:预处理挤压态变形镁合金棒料;
步骤2制坯:依据十字轴零件尺寸确定坯料的大小,电火花线切割制坯料;
步骤3上料:对坯料进行表面处理后,上料合模;
步骤4加热:对坯料和模具进行加热并保温;
步骤5锻造:在液压机上对坯料进行锻造成形操作;
步骤6热处理及精加工:将成形后十字轴进行热处理及精加工。
优选的,步骤1中,所述预处理包括在预设温度T1下,对挤压态变形镁合金棒料进行时间为t1的均匀化退火处理。
优选的,步骤4中,在套筒外设置感应加热线圈,利用温度反馈调节***控制模具及坯料的温度,达到预设温度T2后保温,保温时间为t2。
优选的,步骤5中,液压机带动上模向下运动至预设飞边厚度l时保压,保压时间达到t3后回程,控制顶出杆推动模具顶出装置,卸料。
优选的,步骤6中,将成形后的十字轴进行切边,在预设温度T3下进行热处理,时间为t4,去除余量,达到零件要求,完成试验。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果:
本发明变形镁合金十字轴的等温锻造成形装置结构简单,使用方便,以本发明的装置为基础进行的锻造成形方法充分发挥了镁合金的高温塑性,降低了锻造时的成形力,并显著提高了镁合金的使用性能。
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是本发明模具主视剖面示意简图;
图2是下模座的主视剖面示意图;
图3是下模的主视剖面示意图;
图4是本发明十字轴示意简图;
图中:1、楔形块,2、感应加热线圈,3、感应加热控制***,4、测温计,5、顶出杆,6、下模座,7、定位销,8、下模,9、坯料,10、套筒,11、上模,12、上模座,6-1、定位凹槽,6-2、顶出杆孔,8-1、下模型腔,8-2、定位销孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种变形镁合金十字轴的等温锻造成形装置及其方法,以解决上述现有技术存在的问题,使镁合金锻造效果好,缺陷小。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
对挤压态变形镁合金棒材进行均匀化退火的预处理,测量上模或者下模的型腔尺寸,计算十字轴锻件的大概体积,利用塑性变形体积不变条件计算出所需坯料的体积,由于坯料为圆柱形,进而可得所需的圆柱形坯料的长度。在电火花线切割机上制坯。利用砂纸对坯料进行表面处理,打磨坯料的上下表面,使其平整光滑,以保证将其放置到下模型腔中心时不会倾斜。
本发明提供一种变形镁合金十字轴的等温锻造成形装置,如图1-4所示,该装置主要包括上模座12、楔形块1、上模11、坯料9、套筒10、定位销7、下模8、下模座6、顶出杆5、测温计4、感应加热线圈2及感应加热控制***3。其中,上模11通过楔形块1的定位装置放置到上模座12上,套筒10通过圆环型凹槽固定到下模座6上,凹槽为深度为5mm的定位凹槽6-1,套筒10与圆环型凹槽之间为过盈配合,下模8沿着套筒10放置到下模座6上,避免在锻造过程中模具移动造成错模。上模11与下模8上均有一个相对应的圆形的第一通孔,其为直径尺寸为φ6mm的定位销孔8-2,用于放置定位销7,以保证上模11与下模8的准确合模,避免错模。将圆柱形坯料放置到下模型腔8-1中心处,液压机砧板带动上模座向下移动,使上模11向下移动至坯料上表面1-2mm处。在上下模具***缠裹着内径大于模具外径的陶瓷材质的感应加热线圈2,其截面形状为空心圆形的环形线圈,与感应加热控制***3相连,该控制***采用工频电磁感应加热,通过调整控制***的频率、功率、电压以及通电时间来控制被加热的坯料和模具的温度及加热区范围。在下模座6下方开设有顶出杆孔6-2,其为第二通孔,通孔内设有顶出杆5装置,顶出杆5与成形设备的顶出机构相连,顶出杆5尺寸小于下模直径尺寸,顶出杆5与下模座6之间为间隙配合。
具体的,镁合金十字轴等温锻造模具主视剖面示意简图中,上模11通过楔形块1放置到上模座12上,套筒10通过圆环型凹槽固定到下模座6上,下模8沿着套筒放置到下模座6上。将经过表面处理坯料9放置到下模型腔中心处,液压机的砧板带动上模座12向下移动,使上模11下移至坯料9上表面1-2mm处,并且上下模之间通过定位销7精准定位。在上下模具***缠裹着内径大于模具外径的陶瓷加热感应线圈2,与控制***3相连。对模具及坯料进行加热和保温处理使模具及坯料9的内部达到预设温度。在下模座6下方设有顶出杆5装置,顶出杆5与成形设备的顶出机构相连。成形设备的顶出机构使顶出杆5与下模座6的上表面或者是下模8的下表面平齐,液压机带动上模11向下运动至预设飞边厚度l时,保压t3后回程,顶出杆5推动模具顶出装置,卸料。将成形后的十字轴进行热处理及精加工,将成形后的十字轴进行切边,去除余量,达到零件要求。
实施例1
某十字轴,长度L为27mm,中心通孔的外径尺寸φ15mm,内径尺寸为φ6.5mm,十字轴各个棱倒圆角的半径为R=0.5mm,圆弧倒圆角的半径为R=0.3mm,如图2所示。材料为Mg-Mn-(RE)系稀土镁合金,本实施例是通过以下步骤实现的:
步骤1、预处理:在350℃下,对直径为φ15mm挤压态变形镁合金棒材进行退火,时间为4h(空冷)。
步骤2、制坯:在proe中画出十字轴的三维图,通过分析测量得
V十字轴=1847.09mm3,V飞边=2155.073mm3,则代入公式得V坯料=2565.45mm3。采用电火花线切割制坯,尺寸为φ15×14.5mm。
步骤3、下料:对坯料进行表面处理,使坯料的上下表面平整光滑,将其平稳地放置到下模型腔中心,上料后,通过砧板带动上模座向下运动,使上模向下运动至坯料上表面上方1-2mm处,上下模之间依靠定位销来精准定位。
步骤4、加热:利用温度反馈调节***控制模具***缠裹的陶瓷加热线圈,对坯料和模具进行加热并保温。加热温度为400℃,保温15min。
步骤5、锻造:在液压机上对坯料进行锻造成形操作,液压机带动上模向下运动至飞边厚度为2mm时,保压5s-10s后回程,顶出杆推动模具顶出装置,卸料。
步骤6、热处理及精加工:将成形后的十字轴进行热处理及精加工,将成形后的十字轴进行切边,热处理温度为400℃,时间为2h,去除余量,达到零件要求。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种变形镁合金十字轴的等温锻造成形装置,其特征在于:包括上模座和下模座,所述上模座底部固定连接有上模,所述下模座顶部嵌套有套筒,所述套筒内设置有下模,所述上模和下模一侧分别开设有对应的第一通孔,所述第一通孔内用于放置定位销;所述上模和下模外侧缠绕有感应加热线圈,所述感应加热线圈连接有感应加热控制***,所述感应加热线圈上连接有测温计;所述上模下表面和下模上表面分别设置有相对的型腔,所述型腔内用于放置坯料。
2.根据权利要求1所述的变形镁合金十字轴的等温锻造成形装置,其特征在于:所述下模座中间开设有第二通孔,所述第二通孔内活动设置有顶出杆;所述第二通孔的内径小于所述套筒的内径。
3.根据权利要求1所述的变形镁合金十字轴的等温锻造成形装置,其特征在于:所述上模座底部开设有连接槽,所述上模通过楔形块固定于所述连接槽上。
4.根据权利要求1所述的变形镁合金十字轴的等温锻造成形装置,其特征在于:所述下模座上开设有深度为5mm的圆环形凹槽,所述套筒嵌套于所述圆环形凹槽内。
5.一种变形镁合金十字轴的等温锻造成形方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤1预处理:预处理挤压态变形镁合金棒料;
步骤2制坯:依据十字轴零件尺寸确定坯料的大小,电火花线切割制坯料;
步骤3上料:对坯料进行表面处理后,上料合模;
步骤4加热:对坯料和模具进行加热并保温;
步骤5锻造:在液压机上对坯料进行锻造成形操作;
步骤6热处理及精加工:将成形后十字轴进行热处理及精加工。
6.根据权利要求5所述的变形镁合金十字轴的等温锻造成形方法,其特征在于:步骤1中,所述预处理包括在预设温度T1下,对挤压态变形镁合金棒料进行时间为t1的均匀化退火处理。
7.根据权利要求5所述的变形镁合金十字轴的等温锻造成形方法,其特征在于:步骤4中,在套筒外设置感应加热线圈,利用温度反馈调节***控制模具及坯料的温度,达到预设温度T2后保温,保温时间为t2。
8.根据权利要求5所述的变形镁合金十字轴的等温锻造成形方法,其特征在于:步骤5中,液压机带动上模向下运动至预设飞边厚度l时保压,保压时间达到t3后回程,控制顶出杆推动模具顶出装置,卸料。
9.根据权利要求5所述的变形镁合金十字轴的等温锻造成形方法,其特征在于:步骤6中,将成形后的十字轴进行切边,在预设温度T3下进行热处理,时间为t4,去除余量,达到零件要求,完成试验。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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