CN106624652B - 一种金属圆板摆动辗压成形加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属塑性变形技术领域，尤其涉及一种金属圆板摆动辗压成形加工方法，该方法包括：棒材退火、切割下料、坯料表面润滑处理、摆动辗压成形、去除飞边、热处理、圆板成品等步骤。本发明在较小吨位的摆辗机即可进行金属圆板的大变形量加工、制备的金属圆板的组织性能优异，坯料变形均匀，金属流线完整且呈放射状，不存在轧制板材的各向异性，不产生大量边角料，材料利用率高，可以实现少无切削加工，节约金属材料，生产效率高，生产过程易操作，适合于批量生产。

Description

一种金属圆板摆动辗压成形加工方法
技术领域
本发明属于金属塑性变形技术领域，尤其涉及一种金属圆板摆动辗压成形加工方法。
背景技术
金属圆板是一种常用的金属原料，金属圆板的加工方法和工艺直接影响金属圆板的内部组织性能以及材料利用率。
现有技术中，金属圆板的传统加工方法有两种：第一种方法是采用切割或者冲裁等方法，在轧制的大规格板材直接下料得到；第二种方法是采用普通轧机对圆形坯料通过频繁交叉换向轧制得到圆板。第一种方法效率高，适合大批量生产，但是该方法在下料的同时产生大量边角料，材料利用率不高，这对于一些贵重金属材料来说显然不是一种很好的加工方法；同时，采用轧制板材下料得到的圆板，其组织性能带有轧制板材的各向异性。第二种方法的生产效率低下，圆板形状及尺寸精度难以控制，往往还要再通过切割或冲裁得到合格的圆板。
摆动辗压是生产金属圆板的理想方法，其是一种连续局部成形的塑性加工技术，其特点是：坯料变形均匀，金属流动合理，金属圆板经摆动辗压成形后，金属流线完整且呈放射状，而且摆动辗压的加工精度高，可以实现少无切削加工，生产效率高，节约金属材料。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种金属圆板摆动辗压成形加工方法，该方法流程为：棒材退火(根据需要)→切割下料→坯料表面润滑处理→摆动辗压成形→去除飞边→热处理(根据需要)→圆板成品。
具体地，该方法包括以下步骤：
(1)圆板摆动辗压模具设计、加工：根据要加工的圆板规格，结合摆动辗压机的模座装配要求，设计、加工圆板摆动辗压模具。
(2)棒材退火：如果棒材来料为加工硬化状态，则需进行退火软化处理，以便于后续变形加工。如果棒材来料即为软态，则不需要该退火工序。
(3)切割下料：摆动辗压成形对坯料的精度要求较高，根据来料情况，合理选用线切割、锯切等方式下料。坯料长度与坯料直径大小有关，坯料体积比需要摆动辗压的圆板体积大3％～8％。
(4)坯料表面润滑处理：为了提高金属圆板的表面质量，同时为了改善模具工作条件，提高模具使用寿命，需要对坯料进行表面润滑处理，改善坯料与模具之间的润滑条件。根据所加工材料的不同，选用合适的表面处理方法。
(5)摆动辗压成形：将处理后的坯料在摆动辗压机上辗压成形。圆板摆动辗压的工艺参数为：摆头倾角1～2°，摆头转动频率160～280r/r/min-1，施压时间为5～15s。
(6)去除飞边：采用冲裁模去除飞边。
(7)热处理：根据最终交货状态要求，对圆板进行热处理。
与传统加工方法相比，本发明的有益效果如下：
1、摆动辗压属于连续局部成形，所需设备吨位较小，在较小吨位的摆动辗压机即可进行金属圆板的大变形量加工；
2、采用摆动辗压方法制备的金属圆板的组织性能优异，摆动辗压与传统的“轧制板材切割或者冲裁下料”相比，坯料变形均匀，金属流线完整且呈放射状，不存在轧制板材的各向异性；
3、采用摆动辗压方法制备金属圆板与传统的“轧制板材切割或者冲裁下料”相比，不产生大量边角料，材料利用率高，特别适合贵重金属材料的圆板加工；
4、与“普通轧机对圆形坯料通过频繁交叉换向轧制制备圆板”相比，采用摆动辗压方法制备金属圆板的尺寸精度高，可以实现少无切削加工，节约金属材料，生产效率高；
5、生产过程易操作，金属圆板制品的稳定性和重现性好，适合于批量生产。
附图说明
图1是摆动辗压金属圆板的工艺流程图
图2是圆板摆动辗压成形模具示意图
具体实施方式
下面结合附图，对实施例作详细说明。
图1是摆动辗压金属圆板的工艺流程图，其包括以下步骤：
(1)圆板摆动辗压模具设计、加工：根据要加工的圆板规格，结合摆动辗压机的模座装配要求，设计、加工圆板摆动辗压模具。
(2)棒材退火：如果棒材来料为加工硬化状态，则需进行退火软化处理，以便于后续变形加工。如果棒材来料即为软态，则不需要该退火工序。
(3)切割下料：摆动辗压成形对坯料的精度要求较高，根据来料情况，合理选用线切割、锯切等方式下料。坯料长度与坯料直径大小有关，坯料体积比需要摆动辗压的圆板体积大3％～8％。
(4)坯料表面润滑处理：为了提高金属圆板的表面质量，同时为了改善模具工作条件，提高模具使用寿命，需要对坯料进行表面润滑处理，改善坯料与模具之间的润滑条件。根据所加工材料的不同，选用合适的表面处理方法。
(5)摆动辗压成形：将处理后的坯料在摆动辗压机上辗压成形。圆板摆动辗压的工艺参数为：摆头倾角1～2°，摆头转动频率160～280r/r/min-1，施压时间为5～15s。
(6)去除飞边：采用冲裁模去除飞边。
(7)热处理：根据最终交货状态要求，对圆板进行热处理。
如图2所示圆板摆动辗压成形模具，该模具包括上模1、下模3，下模模腔4为平底、圆形且位于下模3中，上模1为圆锥形，上模锥角2代表上模1的尖锐程度。
具体实施例1：选用Φ60mm的Ta1纯钽冷锻棒材，制备Φ150×2mm软态圆板，其包括下列步骤：
(1)圆板摆动辗压模具设计、加工：模具外形需满足摆动辗压机模座装配要求；下模模腔4为平底、圆形，内径150mm，下模模腔深2mm；上模1为圆锥形，上模锥角2为179°。
(2)将冷锻得到的Φ60mm Ta1棒材进行真空退火：1100℃×60min，真空度≤1.33×10-3Pa。
(3)切割下料：由于金属钽较为贵重，因此选用线切割方式下料。坯料规格Φ60×12.9mm。
(4)坯料表面润滑处理：由于金属钽容易粘模，为了提高金属圆板的表面质量及模具使用寿命，需要对坯料进行表面润滑处理：在表面喷涂二硫化钼润滑剂，在120℃烘干。
(5)摆动辗压成形：将处理后的坯料放在下模中心位置，辗压成形，摆动辗压的工艺参数：摆头倾角为1°，摆头转动频率为160r/min-1，辗压的压力为600MPa。施压时间为15s。
(6)去除飞边：采用冲裁模去除飞边。
(7)热处理：对经过大变形量冷摆动辗压成形的Ta1圆板，进行退火处理。退火制度为：1050℃×45min，真空度≤1.33×10-3Pa。
具体实施例2：选用Φ80mm的T2紫铜热挤压棒材，制备Φ200×1.5mm硬态圆板，其包括下列步骤：
(1)圆板摆动辗压模具设计、加工：模具外形需满足摆动辗压机模座装配要求；下模模腔为平底、圆形，内径200mm、深1.5mm；上模为圆锥形，锥角178°。
(2)退火：热挤压制备的紫铜棒材无需退火处理。
(3)切割下料：选用锯切方式下料。坯料规格Φ80×9.8mm。
(4)坯料表面润滑处理：由于T2紫铜流动性好，不易粘模，仅需在坯料表面喷涂普通油性润滑剂即可。
(5)摆动辗压成形：将坯料放在下模中心位置，辗压成形，摆动辗压的工艺参数：摆头倾角为2°，摆头转动频率为280r/min-1，施压时间为5s。
(6)去除飞边：采用冲裁模去除飞边。
上述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种金属圆板摆动辗压成形加工方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤(1)-摆动辗压模具设计与加工：根据所需金属圆板规格，结合摆动辗压机的模座装配要求，设计并加工摆动辗压模具；
步骤(2)-棒材退火：若棒材来料为加工硬化状态，则进行退火软化处理，若棒材来料为软态，则不进行退火软化处理；
步骤(3)-切割下料，获得坯料；
步骤(4)-坯料表面润滑处理：对坯料进行表面润滑处理；
步骤(5)-摆动辗压成形：将表面润滑处理后的坯料在摆动辗压机上辗压成形；
步骤(6)-去除飞边：采用冲裁模去除飞边；
步骤(7)-热处理：对金属圆板进行热处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，选用线切割或锯切方式下料。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，坯料长度与坯料直径大小有关，坯料体积比需要摆辗的金属圆板体积大3％～8％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述对坯料进行表面润滑处理是指：在坯料表面喷涂二硫化钼润滑剂或喷涂普通油性润滑剂。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)中，金属圆板摆动辗压的工艺参数为：摆头倾角1～2°，摆头转动频率160～280r/min，施压时间为5～15s。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述摆动辗压模具的下模模腔为平底圆形，上模为圆锥形。
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