CN101966552A - 外带子午线型零件的冷锻模具及其锻造方法 - Google Patents

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Abstract

一种冷锻工艺技术领域的外带子午线型零件的冷锻模具及其冷锻方法，包括：顶杆、柱塞、凹模型腔、预应力圈、芯棒、凸模和工艺凸台，顶杆竖直地活动设置于柱塞中部，柱塞正对凹模型腔的下方，芯棒、凹模型腔和预应力圈由内而外依次套接且芯棒与顶杆同轴相对，工艺凸台位于芯棒的顶端，凸模活动设置于凹模型腔的上方且正对工艺凸台。本发明实现630MPa背压以预防材料开裂。对抑制脆性材料挤压时的裂纹和内部V字形裂纹的产生有明显效果，可修正挤压加工初期产生的因不稳定的材料流动引起的端面形状的不整齐，高度不一致，材料未充满等现象。

Description

外带子午线型零件的冷锻模具及其锻造方法
技术领域
本发明涉及的是一种冷锻工艺技术领域的模具，具体是一种外带子午线型零件的冷锻模具及其锻造方法。
背景技术
现今，对外带子午线形复杂精密零件的制造还缺乏行之有效的模具结构和工艺措施，而是采用多工步成形，然后机械加工达到零件的尺寸要求。这往往成为制约该类零件大批量、低成本、高效生产的瓶颈。
经过对现有技术的检索发现，中国专利申请号200610038277.9，记载了一种“径向与反向复合挤压的精密锻造工艺”，该技术在750～800℃复合温挤压，从该技术文件中无法确定径向有任何变形，且该技术在模具径向“凹槽尺寸比最终成品大15～25％”，显然零件挤出后还要做大量的机械加工；
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种外带子午线型零件的冷锻模具及其锻造方法，实现630MPa的背压的同时模具结构简单，便于实现。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种外带子午线型零件的冷锻模具，包括：顶杆、柱塞、凹模型腔、预应力圈、芯棒、凸模和工艺凸台，其中：顶杆竖直地活动设置于柱塞中部，柱塞正对凹模型腔的下方，芯棒、凹模型腔和预应力圈由内而外依次套接且芯棒与顶杆同轴相对，工艺凸台位于芯棒的顶端，凸模活动设置于凹模型腔的上方且正对工艺凸台。
所述的柱塞、凹模型腔和芯棒构成的空腔内设有缓冲液体，该缓冲液体的压强为630MPa；
所述的柱塞与凹模型腔相接触的位置设有弹性缓冲件；
所述的凹模型腔为环状结构，该凹模型腔的内径大于等于待挤压毛坯的外径；
本发明涉及上述外带子午线型零件的冷锻方法，包括以下步骤：
本发明涉及一种上述模具的冷锻方法，包括以下步骤：
第一步、将预制好的毛坯置于凹模型腔中；
所述的凹模型腔通过压力压入预应力圈中，其过盈量为7‰。
第二步、压力机滑块下行对凸模施加轴向压力，预制坯产生变形，预制坯在充满凹模型腔的同时也形成锻件的肋，当金属流到芯棒和凹模型腔之间的缝隙时形成锻件的衬套部分；
第三步、封闭在凹模型腔中的液体形成凹模型腔的内表面和柱塞的上表面，组成材料的流动背压；
第四步、泄压后顶出锻件。
本发明制备得到的锻件与现有技术相比具有的优势为：本模具中背压的作用将提高塑性变形区域的静水压，可起到预防材料开裂的效果。对抑制脆性材料挤压时的裂纹和内部V字形裂纹的产生有明显效果。同时，通过附加背压，可望修正挤压加工初期产生的因不稳定的材料流动引起的端面形状的不整齐，高度不一致，材料未充满等现象。
背压附加锻造被用于散热片和涡轮盘的挤压加工，取得了让挤压长度一致的效果。在涡轮盘锻造时如果没有背压，那么被挤压出的涡卷壁的高度有20mm以上的偏差，如果附加40-50kN的背压，那么高度的差在0.5mm以内。涡盘的涡卷壁的截面积约为2200mm2，背压是20MPa，可以说小的压力就有很好的效果。
附图说明
图1为本发明模具结构示意图。
图2为实施例锻造件示意图；
其中：图2a为模具俯视图，图2b为锻件立体示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例包括：弹性元件1、顶杆2、下面柱塞3、液体4、芯棒5、凹模型腔6、预应力圈7、预制坯8、凸模9、凹模型腔端部10、工艺凸台11和锻件12，其中：顶杆2竖直地活动设置于柱塞3中部，柱塞3正对凹模型腔6的下方，芯棒5、凹模型腔6过盈压入预应力圈7中，由内而外依次套接且芯棒5与顶杆2同轴相对，工艺凸台11位于芯棒5的顶端，凸模9活动设置于凹模型腔6的上方且正对工艺凸台11。
所述的缓冲液体4位于柱塞3、凹模型腔6和芯棒5构成的空腔内，其压强为630MPa；
所述的弹性缓冲件1位于柱塞3与凹模型腔6相接触的位置；
所述的凹模型腔6为环状结构，该凹模型腔6的内径大于等于待挤压的预制坯8的外径；
本实施例的具体工作过程如下：
将毛坯8置于凹模型腔6中，凹模型腔过盈(过盈量为7‰)压入预应力圈7中。毛坯的最大直径＜凹模型腔最大直径，衬套部分外径＜凹模型腔孔径，而内径＞芯棒5外径。
由于凸模9的轴向压力作用，毛坯产生塑性变形，因此，毛坯的材料在充满凹模型腔6凹槽的同时也形成零件的肋，当金属流动到芯棒5和凹模型腔6之间缝隙时成形了衬套部分。
封闭在凹模型腔中的液体4形成凹模型腔6型腔的内表面和下面柱塞3的上表面，组成材料流动的背压。这就保证了毛坯8变形的有利条件，由于系统不均匀全方位压缩，防止材料连续性破坏，减少了材料与凹模型腔壁6之间摩擦力。
此外，由于液体4背压对预制坯第一阶段变形的作用，产生了充满芯棒5与凸模9端部毗连的上端的镦粗，相应地减少了与工艺凸台11形成的芯棒直径。
在凸模9作轴向运动时，通过毛坯8的变形和芯棒5对液体4的作用，减少了凹模型腔闭合的体积。为了体积补偿，引起芯棒5和预制坯8从凸模运动反向移向凹模型腔。
在塑性变形末了为了从凹模型腔中取出锻件12，凸模9从凹模型腔中退出，压力油回流到油缸，此时，由于工艺凸台11，芯棒5仍留在锻件中。
由于对凹模型腔6端部10的强力作用，凹模型腔向下移动，锻件12从凹模型腔6中被打出，例如，压力机滑块借助于垫环同时作了第二次行程。所述凹模型腔移动减小了由于从凹模型腔6中顶出锻件12所需的凹模型腔内封闭液体体积，在该体积下通过压缩减震元件1使凹模型腔6向下移动到其原始位置。
由于凹模型腔6子午线沟槽的不均匀充填，在锻件12子午面肋与模壁6之间可能形成缝隙，通过该缝隙与液体4紧贴，以保证锻件从凹模型腔6中取出。在此情况下，借助芯棒5向上的轴向运动及顶杆2的向上运动取出锻件，由于弹性元件1回复，因此，凹模型腔6回复到其原始位置。
如图2a和图2b所示出用该模具挤压锻件的实例，第一个锻件中没有取出芯棒5。

Claims (8)

1.一种外带子午线型零件的冷锻模具，包括：顶杆、柱塞、凹模型腔、预应力圈、芯棒、凸模和工艺凸台，其特征在于：顶杆竖直地活动设置于柱塞中部，柱塞正对凹模型腔的下方，芯棒、凹模型腔和预应力圈由内而外依次套接且芯棒与顶杆同轴相对，工艺凸台位于芯棒的顶端，凸模活动设置于凹模型腔的上方且正对工艺凸台。
2.根据权利要求1所述的外带子午线型零件的冷锻模具，其特征是，所述的柱塞、凹模型腔和芯棒构成的空腔内设有缓冲液体，该缓冲液体的压强为630MPa。
3.根据权利要求1所述的外带子午线型零件的冷锻模具，其特征是，所述的柱塞与凹模型腔相接触的位置设有弹性缓冲件。
4.根据权利要求1所述的外带子午线型零件的冷锻模具，其特征是，所述的凹模型腔为环状结构，该凹模型腔的内径大于等于待挤压毛坯的外径。
5.一种根据权利要求1所述冷锻模具的冷锻方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、将预制好的毛坯置于凹模型腔中；
第二步、压力机滑块下行对凸模施加轴向压力，预制坯产生变形，预制坯在充满凹模型腔的同时也形成锻件的肋，当金属流到芯棒和凹模型腔之间的缝隙时形成锻件的衬套部分；
第三步、封闭在凹模型腔中的液体形成凹模型腔的内表面和柱塞的上表面，组成材料的流动背压；
第四步、泄压后顶出锻件。
6.根据权利要求5所述的冷锻方法，其特征是，所述的凹模型腔通过压力压入预应力圈中，其过盈量为7‰。
7.根据权利要求5所述的冷锻方法，其特征是，所述的毛坯的最大直径小于所述凹模型腔的最大直径。
8.根据权利要求5所述的冷锻方法，其特征是，所述的衬套部分的外径小于凹模型腔孔径且大于芯棒的外径。
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