CN110000316A - 一种黄铜合金硬盘壳体精锻成形方法 - Google Patents

一种黄铜合金硬盘壳体精锻成形方法 Download PDF

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Abstract

一种黄铜合金硬盘壳体精锻成形方法，属于盒形件锻造成形技术领域，其特征在于包括以下工艺步骤：1)采用立式离心铸造方式铸造黄铜合金预制板坯铸件；2)双级均匀化；3)热预锻：坯料初始温度为700～750℃，模具预热温度为380～400℃，压力机下压力为14～16MN，下压速度为3.5～4mm/s；4)热终锻：锻件温度为650～750℃，模具预热温度为360～380℃，压力机下压力为17～19MN，下压速度为1.5～2.5mm/s；5)中间固溶；6)冷精锻：下压力为12～14MN，下压速度为1～2mm/s；7)双级再结晶退火。本发明优点是节约材料，硬盘壳体壁厚成形极限大，外形尺寸精度高，散热性好。

Description

一种黄铜合金硬盘壳体精锻成形方法
技术领域
本发明属于盒形件锻造成形技术领域，具体涉及一种黄铜合金硬盘壳体精锻成形方法。
背景技术
高性能黄铜合金硬盘壳体(四周壁厚为2.5～5.5mm、壳底厚度为3～5mm)是大型台式工作主机、便携式移动硬盘的关键部件，主流的硬盘容量均在6TB以下，转速为5400～7200转/分，目前壳体制造工艺主要是机械切削加工、低压铸造成形、1火次等温热锻成形、1火次热预锻+1火次等温热锻、4～6火次热锻成形，其缺点是材料和能源浪费严重，生产效率低，设备吨位要求高，四周壁厚成形极限小，热锻后在高度方向上存在褶皱现象，薄壁区域尺寸回弹严重导致外形尺寸精度降低，并且在大存储、长时运转条件下存在壳体发热严重等问题，严重降低其服役性能和使用寿命。当硬盘存储容量达到10TB、转速达到3万转/分以上时，需要在薄壁壳体腔内充惰性保护气体，兼具轻量化、高强、高导热散热、高气密性的特殊性能要求，对其壳体的高性能制造随之也提出了更高要求，现有的技术无法满足该类壳体的高性能精确成形制造。
发明内容
本发明的目的在于提供一种黄铜合金硬盘壳体精锻成形方法，可以有效克服现有技术存在的缺点。
本发明目的是这样实现的，其特征在于包括以下工艺步骤：
(1)采用立式离心铸造方式铸造黄铜合金预制板坯铸件，浇注温度为920～960℃，金属模具铸型转速为180～220r/min，浇注速度为10～15kg/s，浇槽距离模盖高度为20～30cm，得到的离心铸造预制板坯铸件的尺寸为：长度L0＝80～120mm、宽度W0＝30～60mm、高度H0＝10～15mm，四周壁厚B0＝5.0～8.5mm，凹槽深h0＝3～5mm，圆槽半径R0＝12～30mm；
(2)双级均匀化：将离心铸造的预制板坯铸件进行均匀化处理，第一次均匀化加热温度为750～780℃，保温2～3h，第二次均匀化是直接加热至800～830℃，保温2～4h；
(3)热预锻：坯料初始温度为700～750℃，模具预热温度为380～400℃，压力机下压力为14～16MN，下压速度为3.5～4mm/s；
(4)热终锻：锻件初始温度为650～750℃，模具预热温度为360～380℃，压力机下压力为17～19MN，下压速度为1.5～2.5mm/s；
(5)中间固溶：加热温度为750～800℃，保温时间为4～6h，再水冷至室温；
(6)冷精锻：压力机下压力为12～14MN，下压速度为1～2mm/s，得到冷精锻壳体锻件尺寸为：长度L＝100～150mm、宽度W＝50～80mm、高度H＝20～30mm，壳底厚度h＝3～5mm，四周壁厚B＝2.5～5.5mm，圆槽半径R＝18～40mm；
(7)双级再结晶退火：将冷精锻壳体锻件进行再结晶退火处理，第一次再结晶退火温度为500～550℃，保温1～2h，第二次再结晶退火温度为550～600℃，保温2～5h，最后空冷至室温。
本发明的优点及有益效果是：可以大幅节约材料，壳体四周壁厚的成形极限大，壳体外形尺寸精度高。在黄铜壳体腔内充惰性保护气体以满足硬盘存储容量达到10TB、转速达到3万转/分以上时，兼具轻量化、高强、高导散热、高气密性的特殊性能优点。
附图说明
图1为立式离心铸造示意图；
图2为立式离心铸造黄铜合金预制板坯铸件的俯视图；
图3为图2中A-A剖视图；
图4为冷精锻后黄铜合金壳体的俯视图；
图5为图4中B-B剖视图；
图中：1—浇包2—浇道3—浇口4—锁紧销5—模具盖板6—上沙垫6′—下沙垫7—金属模具铸型8—预制板坯铸件9—冷却水管；
L0—板坯的长度，W0—板坯的宽度，H0—板坯的高度，B0—板坯的四周壁厚，h0—板坯的凹槽深度，R0—板坯的圆槽半径，L—壳体锻件的长度，W—壳体锻件的宽度，H—壳体锻件的高度，B—壳体锻件的四周壁厚，h—壳体锻件的底部厚度，R—壳体锻件的圆槽半径。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
图4和图5所示为冷精锻后黄铜合金壳体的俯视图和B-B剖视图，即本发明的一种黄铜合金硬盘壳体。
实施例1
本实施例提供一种黄铜合金硬盘壳体精锻成形方法，设定壳体尺寸为：长度L＝100mm、宽度W＝50mm、高度H＝20mm，壳底厚度h＝3mm，四周壁厚B＝2.5mm，圆槽半径R＝18mm；其精锻成形的工艺步骤是：
(1)采用立式离心铸造方式铸造黄铜合金预制板坯铸件，图1所示为立式离心铸造示意图，图中1是浇包，2是浇道，3是浇口，4是锁紧销，5是模具盖板，6是上沙垫，6′是下沙垫，7是金属模具铸型，8是预制板坯铸件，9是冷却水管，浇注温度为920℃，金属模具铸型转速为180r/min，浇注速度为10kg/s，浇槽距离模盖高度为20cm，得到的离心铸造预制板坯铸件的尺寸为：长度L0＝80mm、宽度W0＝30mm、高度H0＝10mm，四周壁厚B0＝5.0mm，凹槽深h0＝3mm，圆槽半径R0＝12mm，如图2～3所示；
(2)双级均匀化：将离心铸造的预制板坯铸件进行均匀化处理，第一次均匀化加热温度为750℃，保温2h，第二次均匀化是直接加热至800℃，保温2h；
(3)热预锻：坯料初始温度为700℃，模具预热温度为380℃，压力机下压力为14MN，下压速度为3.5mm/s；
(4)热终锻：锻件初始温度为650℃，模具预热温度为360℃，压力机下压力为17MN，下压速度为1.5mm/s；
(5)中间固溶：加热温度为750℃，保温时间为4h，再水冷至室温；
(6)冷精锻：压力机下压力为12MN，下压速度为1mm/s，得到冷精锻壳体锻件尺寸为：长度L＝100mm、宽度W＝50mm、高度H＝20mm，壳底厚度h＝3mm，四周壁厚B＝2.5mm，圆槽半径R＝18mm，如图4～5所示；
(7)双级再结晶退火：将冷精锻壳体锻件进行再结晶退火处理，第一次再结晶退火温度为500℃，保温1h，第二次再结晶退火温度为550℃，保温2h，最后空冷至室温。
实施例2
本实施例提供一种黄铜合金硬盘壳体精锻成形方法，设定壳体尺寸为：长度L＝150mm、宽度W＝80mm、高度H＝30mm，壳底厚度h＝5mm，四周壁厚B＝5.5mm，圆槽半径R＝40mm；其精锻成形的工艺步骤是：
(1)采用立式离心铸造方式铸造黄铜合金预制板坯铸件，图1所示为立式离心铸造示意图，图中1是浇包，2是浇道，3是浇口，4是锁紧销，5是模具盖板，6是上沙垫，6′是下沙垫，7是金属模具铸型，8是预制板坯铸件，9是冷却水管，浇注温度为960℃，金属模具铸型转速为220r/min，浇注速度为15kg/s，浇槽距离模盖高度为30cm，得到的离心铸造预制板坯铸件的尺寸为：长度L0＝120mm、宽度W0＝60mm、高度H0＝15mm，四周壁厚B0＝8.5mm，凹槽深h0＝5mm，圆槽半径R0＝30mm，如图2～3所示；
(2)双级均匀化：将离心铸造的预制板坯铸件进行均匀化处理，第一次均匀化加热温度为780℃，保温3h，第二次均匀化是直接加热至830℃，保温4h；
(3)热预锻：坯料初始温度为750℃，模具预热温度为400℃，压力机下压力为16MN，下压速度为4mm/s；
(4)热终锻：锻件初始温度为750℃，模具预热温度为380℃，压力机下压力为19MN，下压速度为2.5mm/s；
(5)中间固溶：加热温度为800℃，保温时间为6h，再水冷至室温；
(6)冷精锻：压力机下压力为14MN，下压速度为2mm/s，得到冷精锻壳体锻件尺寸为：长度L＝150mm、宽度W＝80mm、高度H＝30mm，壳底厚度h＝5mm，四周壁厚B＝5.5mm，圆槽半径R＝40mm，如图4～5所示；
(7)双级再结晶退火：将冷精锻壳体锻件进行再结晶退火处理，第一次再结晶退火温度为500℃，保温2h，第二次再结晶退火温度为600℃，保温5h，最后空冷至室温。
实施例3
本实施例提供一种黄铜合金硬盘壳体精锻成形方法，设定壳体尺寸为：长度L＝120mm、宽度W＝60mm、高度H＝25mm，壳底厚度h＝4mm，四周壁厚B＝4.0mm，圆槽半径R＝25mm；其精锻成形的工艺步骤是：
(1)采用立式离心铸造方式铸造黄铜合金预制板坯铸件，图1所示为立式离心铸造示意图，图中1是浇包，2是浇道，3是浇口，4是锁紧销，5是模具盖板，6是上沙垫，6′是下沙垫，7是金属模具铸型，8是预制板坯铸件，9是冷却水管，浇注温度为940℃，金属模具铸型转速为200r/min，浇注速度为12kg/s，浇槽距离模盖高度为25cm，得到的离心铸造预制板坯铸件的尺寸为：长度L0＝100mm、宽度W0＝50mm、高度H0＝12mm，四周壁厚B0＝6.5mm，凹槽深h0＝4mm，圆槽半径R0＝20mm，如图2～3所示；
(2)双级均匀化：将离心铸造的预制板坯铸件进行均匀化处理，第一次均匀化加热温度为760℃，保温2.5h，第二次均匀化是直接加热至820℃，保温3h；
(3)热预锻：坯料初始温度为730℃，模具预热温度为390℃，压力机下压力为15MN，下压速度为3.8mm/s；
(4)热终锻：锻件初始温度为700℃，模具预热温度为370℃，压力机下压力为18MN，下压速度为2.0mm/s；
(5)中间固溶：加热温度为780℃，保温时间为5h，再水冷至室温；
(6)冷精锻：压力机下压力为13MN，下压速度为1.5mm/s，得到冷精锻壳体锻件尺寸为：长度L＝120mm、宽度W＝60mm、高度H＝25mm，壳底厚度h＝4mm，四周壁厚B＝4.0mm，圆槽半径R＝25mm，如图4～5所示；
(7)双级再结晶退火：将冷精锻壳体锻件进行再结晶退火处理，第一次再结晶退火温度为520℃，保温1.5h，第二次再结晶退火温度为570℃，保温4h，最后空冷至室温。

Claims (1)

1.一种黄铜合金硬盘壳体精锻成形方法，其特征在于按以下工艺步骤实现：
(1)采用立式离心铸造方式铸造黄铜合金预制板坯铸件：浇注温度为920～960℃，金属模具铸型转速为180～220r/min，浇注速度为10～15kg/s，浇槽距离模盖高度为20～30cm，得到的离心铸造预制板坯铸件的尺寸为：长度L0＝80～120mm、宽度W0＝30～60mm、高度H0＝10～15mm，四周壁厚B0＝5.0～8.5mm，凹槽深h0＝3～5mm，圆槽半径R0＝12～30mm；
(2)双级均匀化：将离心铸造的预制板坯铸件进行均匀化处理，第一次均匀化加热温度为750～780℃，保温2～3h，第二次均匀化是直接加热至800～830℃，保温2～4h；
(3)热预锻：坯料初始温度为700～750℃，模具预热温度为380～400℃，压力机下压力为14～16MN，下压速度为3.5～4mm/s；
(4)热终锻：锻件初始温度为650～750℃，模具预热温度为360～380℃，压力机下压力为17～19MN，下压速度为1.5～2.5mm/s；
(5)中间固溶：加热温度为750～800℃，保温时间为4～6h，再水冷至室温；
(6)冷精锻：压力机下压力为12～14MN，下压速度为1～2mm/s，得到冷精锻壳体锻件尺寸为：长度L＝100～150mm、宽度W＝50～80mm、高度H＝20～30mm，壳底厚度h＝3～5mm，四周壁厚B＝2.5～5.5mm，圆槽半径R＝18～40mm；
(7)双级再结晶退火：将冷精锻壳体锻件进行再结晶退火处理，第一次再结晶退火温度为500～550℃，保温1～2h，第二次再结晶退火温度为550～600℃，保温2～5h，最后空冷至室温。
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