CN111438211A - 一种固封极柱用下出线毛坯热挤压工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固封极柱用下出线毛坯热挤压工艺,包括以下步骤：锯断下料,利用三维制图软件创建挤压毛坯3D模型，模拟测算毛坯重量,确定下料规格尺寸；坯料加热，根据挤压设备公称压力值，将锯切后的棒料利用电阻炉加热、保温处理；模具预热，将加热的坯料，放入成型模具内，对成型模具进行预热，用红外测温枪检测温度达到设定值时，将预热坯料取出；热压成型，将已加热保温好的坯料放入成型模中进行挤压成型；脱模，利用液压机顶杆机构进行脱模；本发明利用热挤压成型工艺制作下出线毛坯，缩短毛坯制作时间、提高毛坯质量、节约产品生产成本，适宜大量推广。

Description

一种固封极柱用下出线毛坯热挤压工艺
技术领域
本发明涉及热挤压成型技术领域，具体涉及一种固封极柱用下出线毛坯热挤压工艺。
背景技术
上、下出线座是固封极柱真空断路器重要组成部件，随着断路器设计模块化、集成化、结构紧凑化，对上、下出线座产品质量和技术要求不断提高。上、下出线座为纯铜异形件，形状结构不规则，需要提前制作好毛坯，然后再通过机械加工获得成品，前期准备毛坯时间长短及质量好坏直接影响着成品产品质量及交付周期。
当前，社会上普遍采用模锻成型、铸造工艺、自由锻造等工艺方法来制作下出线毛坯，模锻工艺需要有专用的模锻设备，且模具结构比较复杂，模具投入成本高，适用于批量生产；铸造工艺浇注毛坯由于受浇注***、补缩***及出气孔设计的是否合理，对铸件毛坯质量影响很大，容易出现各种类型缺陷，比如:浇不足、冷隔、夹渣、夹杂、气孔等。自由锻造是靠人工操作来控制锻件的形状和尺寸，所以锻件精度低，加工余量大，劳动强度大，生产率也不高，适用于单件、小批量生产。因此需要发开设计一种制作精度高、生产周期短、质量可靠的毛坯制作工艺来满足产品及市场需求。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供了针对现有技术工艺制作下出线毛坯所存在的不足之处，本发明提供了一种利用热挤压成型工艺及成型模具制作下出线毛坯的方法。
本发明的技术方案为：一种固封极柱用下出线毛坯热挤压工艺,包括以下步骤：
S1：锯断下料
下出线材料为T2，利用三维制图软件创建挤压毛坯3D模型，模拟测算毛坯重量为AKg/件，考虑毛坯热挤压材料消耗，实际投料重量为A×1.03Kg/件，然后换算为T2棒料
Figure BDA0002396589460000021
再锯断下料长度为L；
S2：坯料加热
将锯切后的棒料装入RX6-100-12箱式电阻炉内，均匀摆放，间隔≥3cm，且电阻炉门口30cm内不摆放毛坯料；关闭炉门，加热到780±20℃，再进行保温处理10～30min；使坯料加热均匀；
S3：模具预热
坯料出炉前，将已加热的坯料放入成型模具内，对成型模具进行预热，用红外测温枪检测，加热至100～150℃，然后将预热坯料取出；避免了因模具温度低导致毛坯成型困难、不易粘膜、表面质量差等缺陷；也避免了由于模具温度变化太大，冷热应力很大，很容易造成模具损坏，严重的情况下，可能造成模具断裂等问题；
S4：热压成型
使用YH-1000B型压力机设备进行毛坯挤压，将已加热保温好的坯料放入凹模中，通过液压机中间梁下移带动凸模，导向杆顺利将凸模与凹模对中，同时液压机压板继续下移，待凸模被压入凹模内一定距离后，保压5～10s，然后向上移动离开凹模；其中，控制液压机挤压力为15～25Mpa；挤压速度为15～25mm/s；
S5：脱模
利用液压机顶出结构将顶杆向上推动顶料板随同顶出凹模，然后将凹模一分为二，取出毛坯，实现脱模。
进一步地，步骤S3中的具体操作方式为：在惰性气体氛围下，以10～25℃/min的速率升温至100～150℃，并恒温保持2～4h进行预热，用红外测温枪检测温度达到100～150℃时，将预热坯料取出，通过分段加热的方式，使得模具预热更加均匀。
进一步地，步骤S3中，成型模具包括压力机工作台面、凹模座、凹模套、凹模、液压机中间梁、凸模架、凸模套、凸模；凹模座通过高强度螺栓固定设置在压力机工作台面上端面，凹模座下端设置有顶杆，顶杆贯穿压力机工作台面，凹模套镶嵌设置在凹模座内部，凹模套设在凹模套内部，凹模与凹模套之间设置有顶料板；凸模架通过高强度螺栓固定设置在液压机中间梁下表面，凸模套通过高强度螺栓固定设置在凸模架下端面，凸模镶嵌设置在凸模套内部，凸模架通过导向杆与凹模座滑动连接。
进一步地，凹模采用哈夫模结构设计，具有成型模腔，分成两半拼合装入凹模套中，通过设置分体式的凹模，有利于毛坯脱膜，大大缩短了脱模时间，避免脱模时间过久而造成毛坯与凹模套粘连。
进一步地，步骤S4中，坯料放入凹模之前，在凹模的内壁上均匀喷涂石墨润滑剂，通过在凹模的内壁上喷涂石墨润滑剂，有利于挤压后的毛坯脱模，同时使得挤压后的毛坯表面光洁，有利于后续成品的加工。
本发明的成型模具的使用方法为：使用时，首先对模具进行预热处理，然后将加热处理后的坯料放入凹模中，启动液压机，使液压机压板推动凸模架、凸模套和凸模一起沿压力机工作台面方向移动对坯料进行热挤压，热挤压完成后，通过顶杆推动顶料板向上移动，将凹模从凹模套中推出，实现毛坯脱模。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明操作简单、工作劳动强度小、生产精度高、生产成本低，且模具可反复拆装利用，节省模具生产成本同时缩短了产品加工周期，提高了产品一次合格率及生产效率；利用热挤压成型工艺制作下出线毛坯，缩短毛坯制作时间、提高毛坯质量、节约产品生产成本；本发明的下出线热压成型模具设计，凹模采用哈夫模设计结构，有利于毛坯脱膜。大大缩短了脱模时间，避免脱模时间过久而造成毛坯与凹模套型腔粘连；本发明的通过对成型模具进行预热处理，避免了因模具温度低导致毛坯成型困难、不易粘膜、表面质量差等缺陷；另一方面，也避免了由于模具温度变化太大，冷热应力很大，很容易造成模具损坏，严重的情况下，可能造成模具断裂等问题。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是本发明的成型模具的结构示意图；
图3是本发明的原材料加工示意图；
其中，1-顶杆、2-压力机工作台面、3-凹模座、4-顶料、5-凹模套、6-导向杆、7-凸模架、8-液压机中间梁、9-凸模、10-凸模套、11-毛坯、12-凹模。
具体实施方式
实施例1：
一种固封极柱用下出线毛坯热挤压工艺,包括以下步骤：
S1：锯断下料
下出线材料为T2，利用三维制图软件创建挤压毛坯3D模型，模拟测算毛坯重量为AKg/件，考虑毛坯热挤压材料消耗，实际投料重量为A×1.03Kg/件，然后换算为T2棒料
Figure BDA0002396589460000041
再锯断下料长度为L；
S2：坯料加热
将锯切后的棒料装入RX6-100-12箱式电阻炉内，均匀摆放，间隔为3cm，且电阻炉门口30cm内不摆放毛坯料；关闭炉门，加热到760℃，再进行保温处理15min；
S3：模具预热
坯料出炉前，将已加热的坯料放入成型模具内，对成型模具进行预热，用红外测温枪检测，加热至100℃，然后将预热坯料取出；成型模具包括压力机工作台面2、凹模座3、凹模套5、凹模12、液压机中间梁8、凸模架7、凸模套10、凸模9；凹模座3通过高强度螺栓固定设置在压力机工作台面2上端面，凹模座3下端设置有顶杆1，顶杆1贯穿压力机工作台面2，凹模套5镶嵌设置在凹模座3内部，凹模12套设在凹模套5内部，凹模12与凹模套5之间设置有顶料板4,凹模12内部设置有毛坯11，凹模12采用哈夫模结构设计，具有成型模腔，分成两半拼合装入凹模套5中，通过设置分体式的凹模12，有利于毛坯11脱膜，大大缩短了脱模时间，避免脱模时间过久而造成毛坯11与凹模套5粘连；凸模架7通过高强度螺栓固定设置在液压机中间梁8下端面，凸模套10通过高强度螺栓固定设置在凸模架7下端面，凸模9镶嵌设置在凸模套10内部，凸模架7通过导向杆6与凹模座2滑动连接；坯料放入凹模12之前，在凹模12的内壁上均匀喷涂石墨润滑剂，通过在凹模12的内壁上喷涂石墨润滑剂，有利于挤压后的毛坯脱模，同时使得挤压后的毛坯表面光洁，有利于后续成品的加工；
S4：热压成型
使用YH-1000B型压力机设备进行毛坯挤压，将已加热保温好的坯料放入凹模12中，通过液压机中间梁8下移带动凸模9，导向杆6顺利将凸模9与凹模12对中，同时液压机中间梁8继续下移，待凸模9被压入凹模12内一定距离后，保压5s，然后向上移动离开凹模12；其中，控制液压机挤压力为15Mpa，挤压速度为15mm/s；
S5：脱模
利用液压机顶出结构将顶杆1向上推动顶料板4随同顶出凹模12，然后将凹模12一分为二，取出毛坯11，实现脱模。
实施例2：
一种固封极柱用下出线毛坯热挤压工艺,包括以下步骤：
S1：锯断下料
下出线材料为T2，利用三维制图软件创建挤压毛坯3D模型，模拟测算毛坯重量为AKg/件，考虑毛坯热挤压材料消耗，实际投料重量为A×1.03Kg/件，然后换算为T2棒料
Figure BDA0002396589460000051
再锯断下料长度为L；
S2：坯料加热
将锯切后的棒料装入RX6-100-12箱式电阻炉内，均匀摆放，间隔为3cm，且电阻炉门口30cm内不摆放毛坯料；关闭炉门，加热到760℃，再进行保温处理15min；
S3：模具预热
坯料出炉前，将已加热的坯料放入成型模具内，对成型模具进行预热，在惰性气体氛围下，以10℃/min的速率升温至100℃，并恒温保持2h进行预热，用红外测温枪检测温度达到100℃时，将预热坯料取出，通过分段加热的方式，使得模具预热更加均匀；成型模具包括压力机工作台面2、凹模座3、凹模套5、凹模12、液压机中间梁8、凸模架7、凸模套10、凸模9；凹模座3通过高强度螺栓固定设置在压力机工作台面2上端面，凹模座3下端设置有顶杆1，顶杆1贯穿压力机工作台面2，凹模套5镶嵌设置在凹模座3内部，凹模12套设在凹模套5内部，凹模12与凹模套5之间设置有顶料板4,凹模12内部设置有毛坯11，凹模12采用哈夫模结构设计，具有成型模腔，分成两半拼合装入凹模套5中，通过设置分体式的凹模12，有利于毛坯11脱膜，大大缩短了脱模时间，避免脱模时间过久而造成毛坯11与凹模套5粘连；凸模架7通过高强度螺栓固定设置在液压机中间梁8下端面，凸模套10通过高强度螺栓固定设置在凸模架7下端面，凸模9镶嵌设置在凸模套10内部，凸模架7通过导向杆6与凹模座2滑动连接；坯料放入凹模12之前，在凹模12的内壁上均匀喷涂石墨润滑剂，通过在凹模12的内壁上喷涂石墨润滑剂，有利于挤压后的毛坯脱模，同时使得挤压后的毛坯表面光洁，有利于后续成品的加工；
S4：热压成型
使用YH-1000B型压力机设备进行毛坯挤压，将已加热保温好的坯料放入凹模12中，通过液压机中间梁8下移带动凸模9，导向杆6顺利将凸模9与凹模12对中，同时液压机中间梁8继续下移，待凸模9被压入凹模12内一定距离后，保压5s，然后向上移动离开凹模12；其中，控制液压机挤压力为15Mpa，挤压速度为15mm/s；
S5：脱模
利用液压机顶出结构将顶杆1向上推动顶料板4随同顶出凹模12，然后将凹模12一分为二，取出毛坯11，实现脱模。
实施例3：
本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于：将锯切后的棒料装入RX6-100-12箱式电阻炉内，均匀摆放，间隔为4cm，且电阻炉门口30cm内不摆放毛坯料；关闭炉门，加热到780℃，再进行保温处理15min。
实施例4：
本实施例与实施例2基本相同，不同之处在于，其中，挤压力为25Mpa，挤压速度为25mm/s；
试验例1：
比较4种实施例所制备的毛坯进行相关性能测试实验，实验结果如表1所示：
表1实施例1、2、3、4所制备的毛坯相关力学实验结果；
抗拉强度/MPa 电导率/MS/m 硬度/HB
实施例1 235 56.3 46
实施例3 239 56.8 45.7
实施例3 243 56.5 46.2
实施例4 238 56.6 46
通过表1可知，将锯切后的棒料加热到780±20℃，再进行保温处理10～30min，模具预热至100～150℃，控制液压机挤压力为15～25Mpa，挤压速度为15～25mm/s时，所得毛坯的抗拉强度、电导率和硬度都达到最优，且无明显变化。

Claims (6)

1.一种固封极柱用下出线毛坯热挤压工艺,其特征在于，包括以下步骤：
S1：锯断下料
下出线材料为T2，利用三维制图软件创建挤压毛坯3D模型，模拟测算毛坯重量为AKg/件，考虑毛坯热挤压材料消耗，实际投料重量为A×1.03Kg/件，然后换算为T2棒料
Figure FDA0002396589450000011
再锯断下料长度为L；
S2：坯料加热
将锯切后的棒料装入RX6-100-12箱式电阻炉内，均匀摆放，间隔≥3cm，且电阻炉门口30cm内不摆放毛坯料；关闭炉门，加热到780±20℃，再进行保温处理10～30min；
S3：模具预热
坯料出炉前，将已加热的坯料放入成型模具内，对成型模具进行预热，用红外测温枪检测，加热至100～150℃，然后将预热坯料取出；
S4：热压成型
使用YH-1000B型压力机设备进行毛坯挤压，将已加热保温好的坯料放入凹模(12)中，通过液压机中间梁(8)下移带动凸模(9)，导向杆(6)顺利将凸模(9)与凹模(12)对中，同时液压机中间梁(8)继续下移，待凸模(9)被压入凹模(12)内一定距离后，保压5～10s，然后向上移动离开凹模(12)；其中，根据YH-1000B型压力机设备公称压力值，控制液压机挤压力为15～25Mpa。挤压速度为15～25mm/s；
S5：脱模
利用液压机顶杆(1)向上推动顶料板(4)随同顶出凹模(12)，然后将凹模(12)一分为二，取出毛坯(11)，实现脱模。
2.根据权利要求1所述的一种固封极柱用下出线毛坯热挤压工艺,其特征在于，步骤S3中的具体操作方式为：在惰性气体氛围下，以10～25℃/min的速率升温至100～150℃，并恒温保持2～4h进行预热，用红外测温枪检测温度达到100～150℃时，将预热坯料取出。
3.根据权利要求1所述的一种固封极柱用下出线毛坯热挤压工艺,其特征在于，步骤S4中，所述坯料放入凹模(12)之前，在凹模(12)的内壁上均匀喷涂石墨润滑剂。
4.根据权利要求1所述的一种固封极柱用下出线毛坯热挤压工艺,其特征在于，步骤S3中，所述成型模具包括压力机工作台面(2)、凹模座(3)、凹模套(5)、凹模(12)、液压机中间梁(8)、凸模架(7)、凸模套(10)、凸模(9)；所述凹模座(3)通过高强度螺栓固定设置在压力机工作台面(2)上端面，凹模座(3)下端设置有顶杆(1)，所述顶杆(1)贯穿压力机工作台面(2)，所述凹模套(5)镶嵌设置在凹模座(3)内部，所述凹模(12)套设在凹模套(5)内部，凹模(12)与凹模套(5)之间设置有顶料板(4),凹模(12)内部设置有毛坯(11)；所述凸模架(7)通过高强度螺栓固定设置在液压机中间梁(8)下端面，所述凸模套(10)通过高强度螺栓固定设置在凸模架(7)下端面，所述凸模(9)镶嵌设置在凸模套(10)内部，凸模架(7)通过导向杆(6)与凹模座(2)滑动连接。
5.根据权利要求4所述的一种固封极柱用下出线毛坯热挤压工艺,其特征在于，所述凹模(12)采用哈夫模结构设计，具有成型模腔，分成两半拼合装入凹模套(5)中。
6.根据权利要求1所述的一种固封极柱用下出线毛坯热挤压工艺,其特征在于，步骤S4中，所述坯料放入凹模套(5)之前，在凹模(12)的内壁上均匀喷涂石墨润滑剂。
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