CN104551545A - 一种细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形装置及工艺 - Google Patents

一种细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形装置及工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN104551545A
CN104551545A CN201410660316.3A CN201410660316A CN104551545A CN 104551545 A CN104551545 A CN 104551545A CN 201410660316 A CN201410660316 A CN 201410660316A CN 104551545 A CN104551545 A CN 104551545A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bearing bush
deformation
semisolid
billet
push rod
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410660316.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104551545B (zh
Inventor
赵升吨
王永飞
张晨阳
韩晓兰
赵永强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN201410660316.3A priority Critical patent/CN104551545B/zh
Publication of CN104551545A publication Critical patent/CN104551545A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104551545B publication Critical patent/CN104551545B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/004Thixotropic process, i.e. forging at semi-solid state
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J1/00Preparing metal stock or similar ancillary operations prior, during or post forging, e.g. heating or cooling
    • B21J1/02Preliminary treatment of metal stock without particular shaping, e.g. salvaging segregated zones, forging or pressing in the rough
    • B21J1/025Preliminary treatment of metal stock without particular shaping, e.g. salvaging segregated zones, forging or pressing in the rough affecting grain orientation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J1/00Preparing metal stock or similar ancillary operations prior, during or post forging, e.g. heating or cooling
    • B21J1/06Heating or cooling methods or arrangements specially adapted for performing forging or pressing operations

Abstract

一种细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形装置及工艺,装置包括预变形装置、中频加热旋转装置以及半固态镦压装置三大部分,其中预变形装置固定安装在中频加热旋转装置上方,半固态镦压装置位于预变形装置的左后方,且半固态镦压装置在中频加热旋转装置内上下移动,对应工艺为利用本发明的装置对坯料依次进行坯料预变形处理、变形坯料的半固态保温处理以及半固态坯料的镦压处理。本发明装置设计合理,工艺操作简单,轴瓦成形件具有良好的细晶组织特点,综合性能优越,且能够实现自动化连续生产,有效的提高了轴瓦的生产效率、降低了轴瓦的生产成本。

Description

一种细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形装置及工艺
技术领域
[0001] 本发明属于金属半固态成形技术领域,尤其涉及一种细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形装置及工艺。
背景技术
[0002] 半固态金属成形是一种新兴的金属成形技术,其球形或者近球形的半固态浆料,具有流动性好、成形力低及成形后的零件性能好等优点,因此,将其应用于提高整体式铝基或铜基轴瓦的综合性能具有实际应用意义。应变诱发熔化激活法(SIMA)是有Young等于1981年首先提出来的一种制备半固态金属坯料的方法,首先,对传统连续铸造出晶粒细小的金属铸锭施加较大变形量以破碎器枝晶组织,再对热变形坯料进行少量的冷变形使其组织中储存一定的变性能,然后将经过变形的坯料分割成目标大小,最后将其加热到半固态温度区间并保温一定时间后,可获得具有球状微观组织的半固态坯料。其简化工艺为:仅对坯料施加大变形量的冷变形或温变形后,再对其进行半固态等温处理,从而获得理想的球状微观组织。
[0003] 轴瓦作为汽车发动机的重要零件之一,其性能的优劣直接影响着发动机的速度、承载能力、工作可靠性和使用寿命。现阶段汽车发动机轴瓦主要采用的铜基和铝基合金两类轴瓦材料,铝基轴瓦材料因导热、耐腐蚀等性能优越而被广泛使用,但其强度偏低,针对该不足,目前采用较多的办法是:用一定的方法把铝基合金复合在钢质底板上形成钢背铝基双金属复合板,以弥补铝基合金强度和硬度不足的缺点,然后,将该钢背铝基双金属复合板卷焊成圆筒,再进行轴瓦的机加工成形。该方法可以很好的弥补铝基合金强度和硬度不足的缺点,但仍然存在铝基合金耐磨性差、复合板的界面结合强度不易控制、钢板卷焊成筒后的焊接强度不高、后续机加工困难以及整个轴瓦制造工艺复杂、成本高等缺点。因此,整体式铝基、铜基轴瓦或添加硬质合金的铝基、铜基复合轴瓦再次成为研宄的热点,而怎么提高轴瓦的综合性能成为研宄的核心问题。
发明内容
[0004] 为克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形装置及工艺,通过该装置及工艺不仅能后制备出综合性能优越的细晶组织轴瓦,且具有工艺简单、成形速度快、自动化程度高、成本低等优点。
[0005] 为了达到上述目的,本发明采取的技术方案为:
[0006] 一种细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形装置,包括预变形装置1、中频加热旋转装置II以及半固态镦压装置III三大部分,其中预变形装置I固定安装在中频加热旋转装置II上方,半固态镦压装置III位于预变形装置I的左后方,且半固态镦压装置III在中频加热旋转装置II内上下移动。
[0007] 所述预变形装置I包括位于预变形装置I最上方的坯料推杆1-1,坯料推杆1-1的下端面与轴瓦坯料4的上端面接触,轴瓦坯料4的下端面局部与石英塞杆1-14相接触,且石英塞杆1-14穿过石英坩祸1-3下端的小孔限制了轴瓦坯料4在石英坩祸1-3内的移动,石英坩祸1-3外侧是第一空心紫铜螺旋管1-4,石英坩祸1-3上侧配合在第一端盖1-2内,且第一端盖1-2通过第一拉杆1-9与第三端盖1-10固定在一起,石英坩祸1-3下侧依次配合有石英挡板1-5以及第二端盖1-6,第二端盖1-6与套筒1-8固连在一起,套筒1-8下端与第三端盖1-10固连在一起,套筒1-8内是两个合并后可形成椭圆截面螺旋等通道结构的半椭圆截面螺旋等通道模具1-7,半椭圆截面螺旋等通道模具1-7下方是坯料顶杆
1-11,与坯料顶杆1-11下方接触的是硅钢推杆1-13,硅钢推杆1-13的上端外侧分布有螺线管 1-12。
[0008] 所述中频加热旋转装置II包括底座2-1,且底座2-1上均布有四个底座通孔2-1-1使硅钢推杆1-13从中通过,底座2-1通过第二拉杆2-2与第三端盖1-10固连在一起,底座
2-1上还固连有电机支座2-3,电机支座2-3的下端固连有伺服电机2-4,伺服电机2_4的输出轴连接有联轴器2-11,联轴器2-11的另一端连接有传动件2-10,传动件2-10和第一旋转工作台2-5连接,在电机支座2-3与第一旋转工作台2-5之间设有圆锥滚子轴承2-9,第一旋转工作台2-5上均布有四个防止坯料顶杆1-11掉落的沉头孔2-5-1,第一旋转工作台2-5固连有支撑套筒2-6,支撑套筒2-6的上端固连有第二旋转工作台2-7,第二旋转工作台2-7上方均布有四个中频感应加热装置2-8。
[0009] 所述中频感应加热装置2-8包括第四端盖2-8-1,第四端盖2_8_1通过第三拉杆2-8-2与第一旋转工作台2-5固连在一起,第四端盖2-8-1与第一旋转工作台2_5之间装配有奥氏体不锈钢坩祸2-8-3,奥氏体不锈钢坩祸2-8-3外侧是第二空心紫铜螺旋管2-8-4。
[0010] 所述半固态镦压装置III包括配合在奥氏体不锈钢坩祸2-8-3内部且能够实现自由移动的半固态镦压杆3-1。
[0011] 一种细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形工艺,包括以下步骤:
[0012] I)坯料预变形处理:
[0013] 1.1)将轴瓦坯料4放入预变形装置I的石英坩祸1-3内,并通过石英塞杆1-14限制轴瓦还料4的移动;
[0014] 1.2)给预变形装置I的第一空心紫铜螺旋管1-4通入冷却水以及高频电流以通过电磁感应原理产生对轴瓦坯料4感应加热,并控制感应加热温度为轴瓦坯料4的冷变形(不加热即零摄氏度)或温变形的温度区间内;
[0015] 1.3)推动娃钢推杆1-13向上运动,以使还料顶杆1-11的最顶端与半椭圆截面螺旋等通道模具1-7变形段下侧平齐;
[0016] 1.4)待步骤1.2)及1.3)完成后,拉出石英塞杆1_14以取消对轴瓦坯料4的限制,则轴瓦坯料4将下降到半椭圆截面螺旋等通道模具1-7的上端,然后,推动坯料推杆1-1对轴瓦坯料4进行挤压,则轴瓦坯料4会在两个半椭圆截面螺旋等通道模具1-7合并后形成的椭圆截面螺旋等通道结构的作用下逐渐变形为变形态轴瓦坯料5,继续挤压变形态轴瓦坯料5在坯料顶杆1-11的作用下又会被圆整,从而形成在内部存储有较大变形畸变能的畸变态轴瓦还料6 ;
[0017] 1.5)给螺线管1-12通电,则硅钢推杆1-13的上端面会与坯料顶杆1_11的下端面紧紧的吸附在一起,同时下降硅钢推杆1-13从而带动位于坯料顶杆1-11上端的畸变态轴瓦坯料6下降,待硅钢推杆1-13的下端落入第一旋转工作台2-5的沉头孔2-5-1后螺线管1-12断电,停止吸附硅钢推杆1-13向下运动;
[0018] 2)变形坯料的半固态保温处理:
[0019] 2.1)控制伺服电机2-4使得位于第二旋转工作台2-7上且在步骤1.5)后位于预变形装置I正下方的中频感应加热装置2-8逆时针旋转90°,同时给第二空心紫铜螺旋管
2-8-4通入冷却水以及高频电流以通过电磁感应原理产生对畸变态轴瓦坯料6感应加热;
[0020] 2.2)重复步骤I)从而使得完成上述步骤1.5)后,位于预变形装置I正下方的中频感应加热装置2-8再次装载新的畸变态轴瓦坯料6 ;
[0021] 2.3)控制伺服电机2-4使得位于第二旋转工作台2-7上且在步骤2.2)后位于预变形装置I正下方的中频感应加热装置2-8逆时针旋转90°,同时给第二空心紫铜螺旋管2-8-4通入冷却水以及高频电流以通过电磁感应原理产生对畸变态轴瓦坯料6感应加热;
[0022] 2.4)重复步骤I)从而使得完成上述步骤1.5)后,位于预变形装置I正下方的中频感应加热装置2-8再次装载新的畸变态轴瓦坯料6 ;
[0023] 2.5)控制伺服电机2-4使得位于第二旋转工作台2_7上且在步骤2.4)后位于预变形装置I正下方的中频感应加热装置2-8逆时针旋转90°,同时给第二空心紫铜螺旋管
2-8-4通入冷却水以及高频电流以通过电磁感应原理产生对畸变态轴瓦坯料6感应加热;
[0024] 3)半固态浆料的镦压处理:
[0025] 3.1)经过上述步骤2.5)之后,则半固态镦压杆3-1的正下方就是经过对畸变态轴瓦坯料6进行半固态保温处理后得到的半固态轴瓦坯料,于是,下降半固态镦压杆3-1对该半固态轴瓦坯料进行镦压;
[0026] 3.2)镦压完成后,上升半固态镦压杆3-1,同时,上升位于半固态镦压杆3-1的正下方的硅钢推杆1-13,从而推动坯料顶杆1-11上升,进而将成形后的半固态轴瓦坯料7顶出;
[0027] 4)成形件的机械加工:对步骤3)得到的成形后的半固态轴瓦坯料7进行机械加工,并将其分割为理想长度的轴瓦8 ;
[0028] 5)半固态轴瓦的应变诱发与半固态镦压成形连续化生产,不断重复步骤I)、步骤2)、步骤3)以及步骤4),则能够实现细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形的连续化生产。
[0029] 相对于现有技术,本发明提供的一种细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形装置及工艺具有以下优点:
[0030] 1.本发明在对较厚壁的管型坯料施加大变形量的塑性变形的过程中,采用了椭圆截面螺旋等通道挤压法,并提出了用于管材坯料的椭圆截面螺旋等通道挤压的装置,在工作过程中,通过该装置的模具型腔挤压管材坯料,使管材产生大变形量的塑性冷变形或温变形,由于这种变形方式的特点是外部变形较大,心不变形较小,因此,该装置尤其适合于管材,能够使管材坯料产生较大的塑性变形,且变形均匀,从而通过该装置能够破碎原始铸造管材坯料微观组织中的枝晶,并在组织内部存储较大的变形畸变能。
[0031] 2.本发明提出的一种用于制备细晶组织轴瓦工艺,该工艺主要包括产生大变形量的塑性变形、半固态等温处理以及半固态镦压处理三大部分,该工艺是结合了扭转剪切变形、挤胀变形以及半固态镦压变形等方法的新型工艺方法,具有变形效果好、速度快、效率高等优点,极大的改善了管材坯料内部的应变分布、应力分布和形变织构,且在半固态等温处理后对具有半固态特性的管材坯料进行了半固态镦压处理,从而制备具有半固态特性的细晶组织轴瓦。
[0032] 3.本发明具有装置设计合理,成形方法简单,材料利用率高,生产成本低,自动化程度高,成形件性能优越的特点。
附图说明
[0033] 图1是本发明的应变诱发与半固态镦压成形装置的结构示意图。
[0034] 图2是图1的三维结构示意图。
[0035] 图3是图1中预变形装置I的三维结构示意图。
[0036] 图4是图1中A-A方向的剖视图。
[0037] 图5是图4中中频感应加热装置2-8的局部放大示意图。
[0038] 图6是图1中中频加热旋转装置II的三维结构示意图。
[0039]图7是图1中两个半椭圆截面螺旋等通道模具1-7合并后形成的椭圆截面螺旋等通道结构的剖视图。
[0040] 图8是图7中的沿各个截面的剖视图。
[0041] 图9是变形态轴瓦坯料5在变形过程中的三维结构示意图。
[0042] 图10是成形后的半固态轴瓦坯料7三维结构示意图。
[0043] 图11是将成形后的半固态轴瓦坯料7分割后为理想长度的轴瓦8的三维结构示意图。
具体实施方式
[0044] 下面结合附图对本发明做详细描述。
[0045] 参照图1及图2,一种细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形装置,包括预变形装置1、中频加热旋转装置II以及半固态镦压装置III三大部分,其中预变形装置I固定安装在中频加热旋转装置II上方,半固态镦压装置III位于预变形装置I的左后方,且半固态镦压装置III在中频加热旋转装置II内上下移动。
[0046] 参照图1、图3、图7及图8,所述预变形装置I包括位于预变形装置I最上方的还料推杆1-1,坯料推杆1-1的下端面与轴瓦坯料4的上端面接触,轴瓦坯料4的下端面局部与石英塞杆1-14相接触,且石英塞杆1-14穿过石英坩祸1-3下端的小孔限制了轴瓦坯料4在石英坩祸1-3内的移动,石英坩祸1-3外侧是第一空心紫铜螺旋管1-4,石英坩祸1-3上侧配合在第一端盖1-2内,且第一端盖1-2通过第一拉杆1-9与第三端盖1-10固定在一起,石英坩祸1-3下侧依次配合有石英挡板1-5以及第二端盖1-6,第二端盖1-6通过内六角螺栓与套筒1-8固连在一起,套筒1-8下端通过内六角螺栓与第三端盖1-10固连在一起,套筒1-8内是两个合并后可形成椭圆截面螺旋等通道结构的半椭圆截面螺旋等通道模具1-7,半椭圆截面螺旋等通道模具1-7下方是坯料顶杆1-11,与坯料顶杆1-11下方接触的是硅钢推杆1-13,硅钢推杆1-13的上端外侧分布有螺线管1-12。
[0047] 参照图4及图6,所述中频加热旋转装置II包括底座2-1,且底座2-1上均布有四个底座通孔2-1-1使硅钢推杆1-13从中通过,底座2-1通过第二拉杆2-2与第三端盖1_10固连在一起,底座2-1上还通过内六角螺栓固连有电机支座2-3,电机支座2-3的下端通过内六角螺钉固连有伺服电机2-4,伺服电机2-4的输出轴连接有联轴器2-11,联轴器2-11的另一端连接有传动件2-10,传动件2-10和第一旋转工作台2-5连接,传动件2-10能够将伺服电机2-4的旋转动作传递给第一旋转工作台2-5,在电机支座2-3与第一旋转工作台
2-5之间设有圆锥滚子轴承2-9,第一旋转工作台2-5上均布有四个可防止坯料顶杆1-11掉落的沉头孔2-5-1,第一旋转工作台2-5上还通过内六角螺栓固连有支撑套筒2-6,支撑套筒2-6的上端通过内六角螺栓固连有第二旋转工作台2-7,第二旋转工作台2-7上方均布有四个中频感应加热装置2-8。
[0048] 参照图5,所述中频感应加热装置2-8包括第四端盖2-8-1,第四端盖2_8_1通过第三拉杆2-8-2与第一旋转工作台2-5固连在一起,第四端盖2-8-1与第一旋转工作台2_5之间装配有奥氏体不锈钢坩祸2-8-3,奥氏体不锈钢坩祸2-8-3外侧是第二空心紫铜螺旋管 2-8-4ο
[0049] 参照图1及图4,所述半固态镦压装置III包括配合在奥氏体不锈钢坩祸2-8-3内部且能够实现自由移动的半固态镦压杆3-1。
[0050] 一种细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形工艺,包括以下步骤:
[0051] I)坯料预变形处理:该部分主要是利用预变形装置I对轴瓦坯料4施加大变形量的冷变形或温变形,以使得轴瓦坯料4产生大变形量的塑性变形从而破碎器原始铸造组织中的枝晶,并在组织内部存储较大的变形畸变能。具体为:
[0052] 1.1)参照图1及图3,将轴瓦坯料4放入预变形装置I的石英坩祸1-3内,并通过石英塞杆1_14限制轴瓦还料4的移动;
[0053] 1.2)参照图1,给预变形装置I的第一空心紫铜螺旋管1-4通入冷却水以及高频电流以通过电磁感应原理产生对轴瓦坯料4感应加热,并控制感应加热温度为轴瓦坯料4的冷变形(不加热即零摄氏度)或温变形的温度区间内;
[0054] 1.3)参照图1,推动硅钢推杆1-13向上运动,以使坯料顶杆1_11的最顶端与半椭圆截面螺旋等通道模具1-7变形段下侧平齐;
[0055] 1.4)参照图1、图3、图7、图8及图9,待步骤1.2)及1.3)完成后,拉出石英塞杆1-14以取消对轴瓦坯料4的限制,则轴瓦坯料4将下降到半椭圆截面螺旋等通道模具1-7的上端,然后,推动坯料推杆1-1对轴瓦坯料4进行挤压,则轴瓦坯料4会在两个半椭圆截面螺旋等通道模具1-7合并后形成的椭圆截面螺旋等通道结构的作用下逐渐变形为变形态轴瓦坯料5,继续挤压变形态轴瓦坯料5在坯料顶杆1-11的作用下又会被圆整,从而形成在内部存储有较大变形畸变能的畸变态轴瓦坯料6 ;
[0056] 1.5)参照图1,给螺线管1-12通电,则硅钢推杆1_13的上端面会与坯料顶杆1_11的下端面紧紧的吸附在一起,同时下降硅钢推杆1-13从而带动位于坯料顶杆1-11上端的畸变态轴瓦坯料6下降,待硅钢推杆1-13的下端落入第一旋转工作台2-5的沉头孔2-5-1后螺线管1-12断电,停止吸附,硅钢推杆1-13向下运动;
[0057] 2)变形坯料的半固态保温处理。该部分一方面是利用本发明的中频加热旋转装置II来完成对步骤I)得到的畸变态轴瓦坯料6的半固态等温处理,另一方面是利用中频加热旋转装置II承载新的畸变态轴瓦坯料6。具体为:
[0058] 2.1)参照图1、图4、图5及图6,控制伺服电机2_4使得位于第二旋转工作台2_7上且在步骤1.5)后位于预变形装置I正下方的中频感应加热装置2-8逆时针旋转90°,同时给第二空心紫铜螺旋管2-8-4通入冷却水以及高频电流以通过电磁感应原理产生对畸变态轴瓦坯料6感应加热;
[0059] 2.2)参照图1及图3,重复步骤I)从而使得完成上述步骤1.5)后,位于预变形装置I正下方的中频感应加热装置2-8再次装载新的畸变态轴瓦坯料6 ;
[0060] 2.3)参照图1、图4、图5及图6,控制伺服电机2_4使得位于第二旋转工作台2_7上且在步骤2.2)后位于预变形装置I正下方的中频感应加热装置2-8逆时针旋转90°,同时给第二空心紫铜螺旋管2-8-4通入冷却水以及高频电流以通过电磁感应原理产生对畸变态轴瓦坯料6感应加热;
[0061] 2.4)参照图1及图3,重复步骤I)从而使得完成上述步骤1.5)后,位于预变形装置I正下方的中频感应加热装置2-8再次装载新的畸变态轴瓦坯料6 ;
[0062] 2.5)参照图1、图4、图5及图6,控制伺服电机2_4使得位于第二旋转工作台2_7上且在步骤2.4)后位于预变形装置I正下方的中频感应加热装置2-8逆时针旋转90°,同时给第二空心紫铜螺旋管2-8-4通入冷却水以及高频电流以通过电磁感应原理产生对畸变态轴瓦坯料6感应加热;
[0063] 3)半固态浆料的镦压处理,具体为:
[0064] 3.1)参照图1、图4及图5,经过上述步骤2.5)之后,则半固态镦压杆3_1的正下方就是经过对畸变态轴瓦坯料6进行半固态保温处理后得到的半固态轴瓦坯料,于是,下降半固态镦压杆3-1对该半固态轴瓦坯料进行镦压;
[0065] 3.2)参照图1、图4及图5,镦压完成后,上升半固态镦压杆3-1,同时,上升位于半固态镦压杆3-1的正下方的硅钢推杆1-13,从而推动坯料顶杆1-11上升,进而将成形后的半固态轴瓦还料7顶出;
[0066] 4)成形件的机械加工,参照图10及图11,对步骤3)得到的成形后的半固态轴瓦坯料7进行机械加工,并将其分割为理想长度的轴瓦8 ;
[0067] 5)半固态轴瓦的应变诱发与半固态镦压成形连续化生产,不断重复步骤I)、步骤2)、步骤3)以及步骤4)则利用本发明的装置实现细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形的连续化生产。

Claims (2)

1.一种细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形装置,包括预变形装置(I )、中频加热旋转装置(II )以及半固态镦压装置(III)三大部分,其特征在于:其中预变形装置(I )固定安装在中频加热旋转装置(II )上方,半固态镦压装置III位于预变形装置(I )的左后方,且半固态镦压装置(III)在中频加热旋转装置(II )内上下移动; 所述预变形装置(I )包括位于预变形装置(I )最上方的坯料推杆(1-1),坯料推杆(1-1)的下端面与轴瓦坯料(4)的上端面接触,轴瓦坯料(4)的下端面局部与石英塞杆(1-14)相接触,且石英塞杆(1-14)穿过石英坩祸(1-3)下端的小孔限制了轴瓦坯料(4)在石英坩祸(1-3)内的移动,石英坩祸(1-3)外侧是第一空心紫铜螺旋管(1-4),石英坩祸(1-3)上侧配合在第一端盖(1-2)内,且第一端盖(1-2)通过第一拉杆(1-9)与第三端盖(1-10)固定在一起,石英坩祸(1-3)下侧依次配合有石英挡板(1-5)以及第二端盖(1-6),第二端盖(1-6)与套筒(1-8)固连在一起,套筒(1-8)下端与第三端盖(1-10)固连在一起,套筒(1-8)内是两个合并后可形成椭圆截面螺旋等通道结构的半椭圆截面螺旋等通道模具(1-7),半椭圆截面螺旋等通道模具(1-7)下方是坯料顶杆(1-11),与坯料顶杆(1-11)下方接触的是硅钢推杆(1-13),硅钢推杆(1-13)的上端外侧分布有螺线管(1-12); 所述中频加热旋转装置(II )包括底座(2-1),且底座(2-1)上均布有四个底座通孔(2-1-1)使硅钢推杆(1-13)从中通过,底座(2-1)通过第二拉杆(2-2)与第三端盖(1_10)固连在一起,底座(2-1)上还固连有电机支座(2-3),电机支座(2-3)的下端固连有伺服电机(2-4),伺服电机(2-4)的输出轴连接有联轴器(2-11),联轴器(2-11)的另一端连接有传动件(2-10),传动件(2-10)和第一旋转工作台(2-5)连接,在电机支座(2-3)与第一旋转工作台(2-5)之间设有圆锥滚子轴承(2-9),第一旋转工作台(2-5)上均布有四个防止坯料顶杆(1-11)掉落的沉头孔(2-5-1),第一旋转工作台(2-5)固连有支撑套筒(2-6),支撑套筒(2-6)的上端固连有第二旋转工作台(2-7),第二旋转工作台(2-7)上方均布有四个中频感应加热装置(2-8); 所述中频感应加热装置(2-8)包括第四端盖(2-8-1),第四端盖(2-8-1)通过第三拉杆(2-8-2)与第一旋转工作台(2-5)固连在一起,第四端盖(2-8-1)与第一旋转工作台(2_5)之间装配有奥氏体不锈钢坩祸(2-8-3),奥氏体不锈钢坩祸(2-8-3)外侧是第二空心紫铜螺旋管(2-8-4); 所述半固态镦压装置(III)包括配合在奥氏体不锈钢坩祸(2-8-3)内部且能够实现自由移动的半固态镦压杆(3-1)。
2.根据权利要求1所述成形装置的成形工艺,包括以下步骤: I)坯料预变形处理: .1.D将轴瓦坯料(4)放入预变形装置(I )的石英坩祸(1-3)内,并通过石英塞杆(1-14)限制轴瓦坯料⑷的移动; . 1.2)给预变形装置(I )的第一空心紫铜螺旋管(1-4)通入冷却水以及高频电流以通过电磁感应原理产生对轴瓦坯料(4)感应加热,并控制感应加热温度为轴瓦坯料(4)的冷变形(不加热即零摄氏度)或温变形的温度区间内; .1.3)推动硅钢推杆(1-13)向上运动,以使坯料顶杆(1-11)的最顶端与半椭圆截面螺旋等通道模具(1-7)变形段下侧平齐; . 1.4)待步骤1.2)及1.3)完成后,拉出石英塞杆(1-14)以取消对轴瓦坯料(4)的限制,则轴瓦坯料(4)将下降到半椭圆截面螺旋等通道模具(1-7)的上端,然后,推动坯料推杆01-1对轴瓦坯料(4)进行挤压,则轴瓦坯料(4)会在两个半椭圆截面螺旋等通道模具(1-7)合并后形成的椭圆截面螺旋等通道结构的作用下逐渐变形为变形态轴瓦坯料(5),继续挤压变形态轴瓦坯料(5)在坯料顶杆(1-11)的作用下又会被圆整,从而形成在内部存储有较大变形畸变能的畸变态轴瓦坯料(6);. .1.5)给螺线管(1-12)通电,则硅钢推杆(1-13)的上端面会与坯料顶杆(1-11)的下端面紧紧的吸附在一起,同时下降硅钢推杆(1-13)从而带动位于坯料顶杆(1-11)上端的畸变态轴瓦坯料(6)下降,待硅钢推杆(1-13)的下端落入第一旋转工作台(2-5)的沉头孔(2-5-1)后螺线管(1-12)断电,停止吸附硅钢推杆(1-13)向下运动; . 2)变形坯料的半固态保温处理: .2.1)控制伺服电机(2-4)使得位于第二旋转工作台(2-7)上且在步骤1.5)后位于预变形装置(I )正下方的中频感应加热装置(2-8)逆时针旋转90°,同时给第二空心紫铜螺旋管(2-8-4)通入冷却水以及高频电流以通过电磁感应原理产生对畸变态轴瓦坯料(6)感应加热; . 2.2)重复步骤I)从而使得完成上述步骤1.5)后,位于预变形装置(I )正下方的中频感应加热装置(2-8)再次装载新的畸变态轴瓦坯料(6); . 2.3)控制伺服电机(2-4)使得位于第二旋转工作台(2-7)上且在步骤2.2)后位于预变形装置(I )正下方的中频感应加热装置(2-8)逆时针旋转90°,同时给第二空心紫铜螺旋管(2-8-4)通入冷却水以及高频电流以通过电磁感应原理产生对畸变态轴瓦坯料(6)感应加热; .2.4)重复步骤I)从而使得完成上述步骤1.5)后,位于预变形装置(I )正下方的中频感应加热装置(2-8)再次装载新的畸变态轴瓦坯料(6); .2.5)控制伺服电机(2-4)使得位于第二旋转工作台(2-7)上且在步骤2.4)后位于预变形装置(I )正下方的中频感应加热装置(2-8)逆时针旋转90°,同时给第二空心紫铜螺旋管(2-8-4)通入冷却水以及高频电流以通过电磁感应原理产生对畸变态轴瓦坯料(6)感应加热; . 3)半固态浆料的镦压处理: .3.1)经过上述步骤2.5)之后,则半固态镦压杆(3-1)的正下方就是经过对畸变态轴瓦坯料(6)进行半固态保温处理后得到的半固态轴瓦坯料,于是,下降半固态镦压杆3-1对该半固态轴瓦坯料进行镦压; . 3.2)镦压完成后,上升半固态镦压杆(3-1),同时,上升位于半固态镦压杆(3-1)的正下方的硅钢推杆(1-13),从而推动坯料顶杆(1-11)上升,进而将成形后的半固态轴瓦坯料(7)顶出; .4)成形件的机械加工:对步骤3)得到的成形后的半固态轴瓦坯料(7)进行机械加工,并将其分割为理想长度的轴瓦(8); .5)半固态轴瓦的应变诱发与半固态镦压成形连续化生产,不断重复步骤I)、步骤2)、步骤3)以及步骤4),则能够实现细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形的连续化生产。
CN201410660316.3A 2014-11-18 2014-11-18 一种细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形装置及工艺 Expired - Fee Related CN104551545B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410660316.3A CN104551545B (zh) 2014-11-18 2014-11-18 一种细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形装置及工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410660316.3A CN104551545B (zh) 2014-11-18 2014-11-18 一种细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形装置及工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104551545A true CN104551545A (zh) 2015-04-29
CN104551545B CN104551545B (zh) 2016-11-09

Family

ID=53069178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410660316.3A Expired - Fee Related CN104551545B (zh) 2014-11-18 2014-11-18 一种细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形装置及工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104551545B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105689424A (zh) * 2016-01-28 2016-06-22 中北大学 一种高压旋转压缩-扩展挤压大塑性变形成形装置
CN108672671A (zh) * 2018-05-22 2018-10-19 西安交通大学 一种基于半固态成形技术的金属3d打印设备

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
戴长泉等: "钢铁基合金半固态浆料制备及成形工艺研究", 《昆明理工大学学报(理工版)》 *
江海涛等: "半固态金属材料的制备技术及应用", 《重型机械》 *
胡勇等: "镁合金半固态成形的现状及发展前景", 《现代制造工程》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105689424A (zh) * 2016-01-28 2016-06-22 中北大学 一种高压旋转压缩-扩展挤压大塑性变形成形装置
CN108672671A (zh) * 2018-05-22 2018-10-19 西安交通大学 一种基于半固态成形技术的金属3d打印设备
CN108672671B (zh) * 2018-05-22 2019-11-26 西安交通大学 一种基于半固态成形技术的金属3d打印设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN104551545B (zh) 2016-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103233190B (zh) 一种制备半固态坯料的方法
CN101279331B (zh) 线材静液挤压装置及用该装置挤压超细晶粒线材的方法
CN101850376B (zh) 制备镁合金半固态坯的正挤压及变径弯曲挤压方法和模具
CN101966564A (zh) 一种白铜管材热冷组合铸型水平连铸设备及其工艺
CN102974675A (zh) 一种铝合金钣金件固溶水淬后热成形方法
CN102397905B (zh) 一种过共晶Al-Si合金的热挤压成型方法
CN103447432B (zh) 一种大尺寸镁合金零件的等温模锻工艺
CN102560161A (zh) 一种sima法制备半固态浆料的方法
CN103990946A (zh) H型铝合金轮毂的制造方法
EP3530772B1 (en) Plastic forming and toughening process method and apparatus based on ultrasonic vibration
CN104874626A (zh) 一种径向反向复合挤压成形镁合金负重轮盘工艺及装置
CN104162555A (zh) 一种半固态触变-塑变复合成形方法
CN101540221B (zh) 一种液固复合成形铜包铝排母线槽坯的制备方法及模具
CN101537435B (zh) 一种金属锥形管无模拉拔成形工艺
CN104551545A (zh) 一种细晶组织轴瓦的应变诱发式半固态成形装置及工艺
CN201295751Y (zh) 超声振动辅助半固态金属微触变成形装置
CN100467181C (zh) 燃气轮机压气机叶轮等温模锻方法
CN104624914B (zh) 径向锻应变诱发法制备发动机铝合金凸轮轴的半固态工艺
CN102441585A (zh) 铝合金复合管的制备方法
CN103921074A (zh) 一种用于vvt上的阀体的锻造工艺
CN106513453A (zh) 一种非晶合金热挤压装置及方法
CN104384701B (zh) 基于感应加热及电磁成形的镁合金/碳钢管件复合连接方法
CN110394410A (zh) 一种制备大规格难变形高温合金细晶棒材的方法
CN109807272A (zh) 一种铝钢双金属构件触变软芯复合锻造成型方法
CN108246998B (zh) 一种半固态挤压铸造轴套零件的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20161109

Termination date: 20191118