CN104874665B - 等温塑性下料剪料方法 - Google Patents
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Abstract
一种金属下料领域的等温塑性下料剪料方法，通过将坯料至于轴向间隙和径向间隙经调整的带有加热机构的剪切模具中，通过加热机构将坯料与模具工作部分同时加热至100～200℃并保温，在保温的同时由剪切模具中的动模快速向下运动，实现坯料剪切。本发明能够在保证剪切效率的同时，得到的剪切断面有更多的光亮带，断面更平整。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种金属下料领域的技术，具体是一种等温塑性下料剪料方法。
背景技术
剪切下料工艺有着效率高和材料利用率高的特点，因此得到了广泛应用。常见的剪切下料工艺有以下几种：
传统剪切下料工艺：在合适的轴向间隙下，配以适当的轴向力和径向力，在动刀的作用下，完成剪切。这种传统的下料工艺对断面质量改善有限。
预刻V形槽下料工艺：下料前，在棒料表面车制V形槽，然后再下料，使棒料沿着V形槽断裂，这种下料工艺剪切得到的断面比较平整，塌角较小，但是由于增加了一道车制V形槽的工艺，因此降低了效率。
旋转疲劳锻打下料工艺：下料前，在棒料表面车制V形槽，然后再利用旋转锻打疲劳机对棒料进行周向锻打，这种下料工艺得到的断面圆度很好，断面平整，同样，由于增加了一道车制V形槽的工艺，并且疲劳下料的效率低，因此这种工艺整体的效率很低。
加热条件下的剪切下料：把棒料加热到400℃～650℃，然后迅速送进剪切模具进行下料。这种下料工艺能利用中温下材料的塑性比常温时的塑性要好特点，获得较好的断面质量，但是棒料加热后再送入模具，会造成模具和棒料温差较大。
目前对剪切工艺主要是从预刻V形槽和加热棒料两方面来达到改善断面质量的，但是预刻V形槽造成效率降低，加热棒料造成棒料和模具温差较大的问题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种等温塑性下料剪料方法，模具温度和坯料温度一致，能够在保证剪切效率的同时，提升断面质量，得到的剪切断面有更多的光亮带，断面更平整，而且能保证剪切效率，实现模具温度和坯料温度一致的等温剪切。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明通过将坯料置于轴向间隙和径向间隙经调整的带有加热机构的剪切模具中，通过加热机构将坯料与模具工作部分同时加热至100～200℃并保温，在保温的同时由剪切模具中的动模向下运动，实现坯料等温剪切。
所述的坯料采用棒料或校直后的卷料。
所述的棒料或校直后的卷料均为退火态，且直线度不大于1:500。
所述的剪切模具，包括动模和带有加热机构的定模，其中：动模相对定模进行上下运动实现坯料剪切，动模与定模的间距为轴向间隙，剪切模具与坯料之间的间隙为径向间隙。
所述的加热机构，优选为垂直设置于定模内的加热棒。
所述的轴向间隙要求，即通过调整动模与定模的间隙，使其控制在棒料直径的1％‐3％。
所述的径向间隙要求，即通过将直线度满足要求的坯料放入模具，达到指定的下料长度，然后收紧模具与坯料之间的间隙，使得其单边间隙满足：当棒料直径大于20mm时，单边间隙量小于等于0.4mm；当棒料直径小于20mm时，单边间隙量小于棒料直径的2％。
间隙值c＝c0(1+α·T)，其中：c0是不考虑热膨胀效应的间隙值，α是线膨胀系数，即固体物质的温度每升高1℃时，其单位长度的伸长量，T是剪切温度。
所述的加热，通过均匀分布的加热棒对模具直接加热，同时热量传导至坯料，将坯料加热至100～200℃；此处通过模具加热，可以保证材料温度不至于快速下降，有利于材料的保温。
所述的动模向下运动，速度为1m/s以上。
技术效果
与现有技术相比，本发明技术效果包括：
1、剪切下料过程中模具温度和坯料温度保持一致，实现了等温剪切；
2、100～200℃的温度进行剪切下料可以得到光亮带比例更高的断面，有利于降低剪切力。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
图2为常温剪切得到的断面图和本发明所述方法得到的断面图的对比图。
图中：(a)常温剪切(b)加热后等温剪切。
图3为实施例剪切模示意图；
图中：1为动模、2为定模、3为坯料。
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。
实施例1
如图3所示，本实施例采用的剪切模具包括：动模1和带有加热机构的定模2，当坯料3至于定模1和动模2中后，通过设置定模2和动模1的初始水平间距和垂直间距后，由液压装置驱动动模1与定模2产生相对运动，从而实现剪切。
本实施例包括以下步骤：
1、选用直径为15mm的20cr棒料，热处理状态为退火态，且满足直线度不大于1:500；
2、调整定模和动模的位置关系，使模具轴向间隙为0.3mm，即棒料直径的2％；
3、将棒料放入模具，调节径向间隙，使得径向间隙为0.3mm，即棒料直径的2％；
4、对坯料与模具进行加热，当温度到达150℃时，保温，此时模具和坯料的温度均维持在150℃；
5、进行等温剪切下料，动模1向下的运动速度1.1m/s。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
1、选用直径为20mm的08钢盘料，热处理状态为退火态，进行开卷校直，校直后的的直线度不大于1:500；
2、调整定模和动模的间隙，使得模具轴向间隙为0.4mm，即棒料直径的2％；
3、将棒料放入模具，调节径向间隙，使得径向间隙为0.4mm；
4、对坯料与模具进行加热，当温度到达200℃时，保温，此时模具和坯料的温度均保持在200℃；
5、进行等温剪切下料，动模1向下的运动速度1m/s。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
1、选用直径为8mm的10号钢棒料，热处理状态为退火态，且满足直线度不大于1:500；
2、调整定模和动模的位置关系，使模具轴向间隙为0.1mm，即棒料直径的1.25％；
3、将棒料放入模具，调节径向间隙，使得径向间隙为0.15mm，即棒料直径的2％；
4、对坯料与模具进行加热，当温度到达100℃时，保温，此时模具和坯料的温度均维持在100℃；
5、进行等温剪切下料，动模1向下的运动速度1.2m/s。
Claims (7)
1.一种等温塑性下料剪料方法，其特征在于，通过将坯料置于轴向间隙和径向间隙经调整的带有加热机构的剪切模具中，通过加热机构将坯料与模具工作部分加热至100～200℃并保温，在保温的同时由剪切模具中的动模快速向下运动，实现坯料等温剪切；
所述的径向间隙，即通过将直线度满足要求的坯料放入模具，达到指定的下料长度，然后收紧模具与坯料之间的间隙，使得其单边间隙满足：当棒料直径大于20mm时，单边间隙量小于等于0.4mm；当棒料直径小于20mm时，单边间隙量小于棒料直径的2％；
间隙值c＝c0(1+α·T)，其中：c0是不考虑热膨胀效应的间隙值，α是线膨胀系数，即固体物质的温度每升高1℃时，其单位长度的伸长量，T是剪切温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的坯料采用棒料或校直后的卷料。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的棒料或校直后的卷料均为退火态，且直线度不大于1:500。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的剪切模具，包括：动模和带有加热机构的定模，其中：动模相对定模进行上下运动实现坯料剪切，动模与定模的间距为轴向间隙，定模与坯料之间的间隙为径向间隙。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是，所述的加热机构，为垂直设置于定模内的加热棒。
6.根据权利要求1或4所述的方法，其特征是，所述的轴向间隙，即通过调整动模与定模的间隙，使其控制在棒料直径的1％‐3％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的加热，通过均匀分布的加热棒对模具直接加热，同时热量传导至坯料，将坯料加热至100～200℃；此处通过模具加热，可以保证材料温度不至于快速下降，有利于材料的保温。
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