CN111167993A - 铝合金管件锻抽成型方法 - Google Patents
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Abstract
一种铝合金管件锻抽成型方法，先制备采用铝合金材质制成的原材料，以及锻抽设备，再对所述原材料进行加工并形成胚材，使所述胚材具有一定的尺寸精度及表面粗糙度，接着使所述胚材依序进行均质退火、检测洛氏硬度、浸渍润滑液等程序后，再进行锻抽作业且制得呈中空管状的成品，所述成品的延伸长度大于原始长度。利用上述制程所制得的成品具有尺寸精密、均质度佳的特性，且能延长锻抽设备的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金管件冷作成型方法，特别是涉及一种铝合金管件锻抽成型方法。
背景技术
中国台湾公告编号TW564857号专利案公开了一种自行车的竖管与前叉的套合结构，一支把手穿设于该竖管的一端，该竖管的另一端又插固于一个前叉管。
这种竖管因应造型需求以及考虑结构强度，一般是采用热锻方式制成。
热锻就如其名，材料必须先经过加热炉加热至再结晶温度以上，未达到变态点的温度范围内，再进行塑形的一种制程技术。这样的制程技术，除了必须要有能承受高温的热锻设备、取料设备外，热锻加工的模具耗损大，热锻作业的能源耗损多，整体而言会导致成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用冷作成型且能降低成本的铝合金管件锻抽成型方法。
本发明的铝合金管件锻抽成型方法，包含下列步骤：(A)制备呈中空柱状的原材料，以及锻抽设备，所述原材料采用铝合金材质制成，所述锻抽设备包括锻抽模，以及对应于所述锻抽模的锻抽头，(B)所述原材料进行加工并形成胚材，所述胚材沿轴线延伸，并具有相交于所述轴线的第一端面、沿所述轴线相反于所述第一端面的第二端面，以及连接于所述第一端面与所述第二端面之间的外周面，所述第一端面与所述第二端面之间形成原始长度，所述外周面构成原始外径，所述第一端面、所述第二端面与所述外周面的粗糙度控制在Ra0.4μm以下，所述原始外径以及所述原始长度的尺寸公差在±0.01㎜以下，(C)所述胚材进行均质退火：先将所述胚材加热至510℃～410℃，之后随炉冷却，以每小时炉内温度下降10℃，冷却至200℃～160℃时出炉，(D)检测所述胚材的洛氏硬度标尺HRF的硬度值为60±5度，(E)将所述胚材浸渍于润滑液槽中，并浸渍预定时间，(F)进行锻抽作业：将已浸渍过润滑液的胚材放置于所述锻抽设备的锻抽模中，且操作所述锻抽头相对于所述锻抽模趋近，所述胚材受所述锻抽头与所述锻抽模的锻抽作用而形成成品，所述成品沿所述轴线且呈中空管状，并具有相交于所述轴线的第一侧面、沿所述轴线相反于所述第一侧面的第二侧面、连接于所述第一侧面与所述第二侧面之间的外环面，以及相反于所述外环面且围绕所述轴线而形成内孔的内环面，所述第一侧面与所述第二侧面之间形成大于所述原始长度的延伸长度。
本发明的铝合金管件锻抽成型方法，所述步骤(D)检测所述胚材时，是沿所述轴线等间距且对所述胚材的外周面进行多点检测。
本发明的铝合金管件锻抽成型方法，所述步骤(B)的胚材呈中空圆柱状，所述胚材还具有内周面，所述内周面相反于所述外周面且围绕所述轴线并能形成中心孔。
本发明的铝合金管件锻抽成型方法，所述步骤(D)检测所述胚材时，是沿所述轴线等间距且对所述胚材的外周面进行多点检测，以及沿所述轴线等间距且对所述内周面进行多点检测。
本发明的铝合金管件锻抽成型方法，所述步骤(A)还制一进阶成型设备，所述进阶成型设备包括成型模，以及对应于所述成型模的成型头，所述铝合金管件锻抽成型方法还包含位于所述步骤(F)之后的步骤(G)，所述步骤(G)为进阶成型作业，且操作所述成型头相对于所述成型模趋近，所述成品受所述成型头与所述成型模的成型作用而塑形成造型成品。
本发明的铝合金管件锻抽成型方法，所述步骤(E)所采用的润滑液为氮化硼，所述润滑液槽中盛放的润滑液游离总酸度为重量百分比的浓度40wt％～50wt％，工作温度80℃～100℃。
本发明的铝合金管件锻抽成型方法，所述步骤(E)所采用的润滑液为液态油脂，该液态油脂的黏度指数170以上，闪点240℃以上，流动点-24℃以上，燃点255℃以上
本发明的铝合金管件锻抽成型方法，所述步骤(A)所制备的原材料为合金编号AL6066的铝镁硅铝合金。
本发明的铝合金管件锻抽成型方法，所述步骤(A)所制备的原材料为合金编号AL7050的铝锌镁铝合金。
本发明的铝合金管件锻抽成型方法，所述步骤(E)的胚材浸渍于润滑液槽中的时间，依胚材数量的不同而有所差异，当胚材数量为单支时，浸渍时间为4～5分钟，当胚材数量为复数时，浸渍时间为25～35分钟。
本发明的有益效果在于：本发明利用连续步骤，能利用冷锻作业制得所述成品，可以节省能源、减少模具耗损，并降低整体制造成本。
附图说明
图1是本发明铝合金管件锻抽成型方法第一实施例的一个制造流程方块图；
图2是该第一实施例的一个原材料与锻抽设备的平面示意图；
图3是该第一实施例的一个锻抽成型示意图；
图4是该第一实施例的一个进阶成型设备的平面示意图；
图5是该第一实施例的一个原材料的制成方式。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
本发明铝合金管件锻抽成型方法的第一实施例，包含下列步骤：
步骤一：参阅图1与图2，制备一个呈中空柱状的原材料1、一个锻抽设备2，以及一个进阶成型设备3(见图4)，该原材料1采用铝合金材质制成(合金编号AL6066的铝镁硅铝合金或AL7050的铝锌镁铝合金)，该锻抽设备2包括一个锻抽模10，以及一个对应于该锻抽模10的锻抽头20。该锻抽模10具有一个顶面11，以及一个由该顶面11朝下延伸的第一模穴12，本实施例的第一模穴12呈上宽下窄的阶级孔状，该锻抽头20也呈上宽下窄的阶级柱状，该锻抽头20的阶级部位及转角处均制成圆弧导角。参图4，该进阶成型设备3包括一个成型模30，以及一个对应于该成型模30的成型头40，该成型模30具有一个第二模穴31，该成型头40的阶级部位及转角处均制成圆弧导角。
步骤二：参阅图1与图2，该原材料1进行加工并形成一个呈中空圆柱状的胚材1’，该胚材1’沿一条轴线L延伸，并具有一个垂直相交于该轴线L的第一端面101、一个沿该轴线L相反于该第一端面101的第二端面102、一个连接于该第一端面101与该第二端面102之间的外周面103，以及一个相反于该外周面103且围绕该轴线L而能形成一个中心孔104的内周面105，该第一端面101与该第二端面102之间形成一个原始长度l，该外周面103构成一个原始外径D，该内周面105构成一个原始内径d，该第一端面101、该第二端面102、该内周面105与该外周面103的粗糙度控制在Ra0.4μm以下，该原始内径d、该原始外径D以及该原始长度l的尺寸公差在±0.01㎜以下。
步骤三：该胚材1’进行均质退火：先将该胚材1’加热至510℃～410℃，之后随炉冷却，以每小时炉内温度下降10℃，冷却至200℃～160℃时出炉。
步骤四：检测均质退火后的该胚材1’，该胚材1’的洛氏硬度标尺HRF的硬度值必须达到60±5度。检测该胚材1’时，是沿该轴线L等间距且对该胚材1’的外周面103进行多点检测，以及沿该轴线L等间距且对该内周面105进行多点检测。
步骤五：将该胚材1’浸渍于一个润滑液槽(图未示)中，该润滑液槽中盛放的润滑液游离总酸度(Free Total Acidity，简称TA)重量百分比的浓度为40wt％～50wt％，工作温度为80℃～100℃，浸渍预定时间，该润滑液为氮化硼。
步骤六：配合参图3，进行锻抽作业：将已浸渍过润滑液的胚材1’放置于该锻抽设备2的锻抽模10的第一模穴12开口中，且操作该锻抽头20相对于该锻抽模10趋近，该胚材1’受该锻抽头20与该锻抽模10的锻抽作用而形成一个成品100，该成品100沿该轴线L且呈中空管状，并具有一个垂直相交于该轴线L的第一侧面110、一个沿该轴线L相反于该第一侧面110的第二侧面120、一个连接于该第一侧面110与该第二侧面120之间的外环面130，以及一个相反于该外环面130且围绕该轴线L而能形成一个内孔140的内环面150，该第一侧面110与该第二侧面120之间形成一个大于该原始长度l的延伸长度l’，该内孔140平行于该轴线L的轮廓形状对应于该锻抽头20的轮廓形状。
步骤七：如图3及图4所示，进阶成型作业：将该成品100放置于该进阶成型设备3的成型模30的第二模穴31中，且操作该成型头40相对于该成型模30趋近，该成品100受该成型头40与该成型模30的成型作用而塑形成一造型成品100’。
因此，本发明利用上述步骤一至步骤七的连续步骤，能使该原材料1锻抽形成该造型成品100’，且该造型成品100’可以避免金属加热出现的缺陷，获得较高的精度和表面质量，并能提高工件的强度和硬度，冷锻变形抗力大。也就是说，利用该步骤二将该原材料1加工形成该胚材1’，则使该胚材1’的各个面的粗糙度控制在Ra0.4μm以下，该原始内径d、该原始外径D以及该原始长度l的尺寸公差在±0.01㎜以下，则使得锻抽后的成品100不需再进行表面的精密加工，该锻抽设备2与进阶成型设备3也较不容易损耗，再利用步骤三的均质退火，能提高该胚材1’的可塑性，以利用后续的锻抽作业，且使锻抽后的成品100减少残余应力、提高组织和成分的均匀化。且利用步骤五，也能提供该胚材1’进行后续的锻抽作业产生润滑效果。
所以，本发明铝合金管件锻抽成型方法，不需要设置高温的热锻设备、取料设备，且利用步骤二的前置加工，除了能精进成品100的精密度外，还能减少模具的耗损、延长该锻抽设备2与该进阶成型设备3的使用寿命，能降低整体的能源耗损，且能降低制造成本。
值得一提的是，当该成品100已达到预期的使用目的时，可以省略步骤七的进阶成型作业，也就是说，步骤七的进阶成型作业是因应具有造型需求的造型成品100’才需要进行。
另外，该步骤五的胚材1’浸渍于润滑液槽中的时间，依胚材1’数量的不同而有所差异，当胚材1’数量为单支时，浸渍时间为4～5分钟，当胚材1’数量为数支时，浸渍时间为25～35分钟。
再者，本发明步骤一所制备呈中空柱状的原材料1，其制成的方式有下列A、B、C等三种(配合参图5)：
A、取一圆柱材4，并对该圆柱材4进行车削加工，使该圆柱材4的尺寸及表面粗糙度达到预定精度，接着，以一个预锻抽设备(图未示)进行预锻抽作业，并制得一个具有一个呈单向开放的U形孔401’的雏胚4’，对该雏胚4’进行切削，且将该U形孔401’的盲端切除，就能制得呈中空柱状的原材料1。
B、取一个中空柱材5，并对该中空柱材5进行车削加工，使该中空柱材5的尺寸及表面粗糙度达到预定精度，接着，以一个预锻抽设备(图未示)进行预锻抽作业，并制得一个具有一个阶级孔501’的雏胚5’，对该雏胚5’进行切削，且将该阶级孔501’的一个小径段及个一大径段的局部切除，就能制得呈中空柱状的原材料1。
C、取一个圆柱材6，并对该圆柱材6进行第一次粗车削加工，接着，以一个第一预锻抽设备(图未示)进行第一次预锻抽作业，并制得一个具有一个呈单向开放的浅U形孔601’的粗胚6’，对该粗胚6’进行第二次细车削加工，使该粗胚6’的尺寸及表面粗糙度达到预定精度(尺寸校准)，再以一个第二预锻抽设备(图未示)进行第二次预锻抽作业，并制得一个具有一呈单向开放的深U形孔601”的雏胚6”，最后再对该雏胚6”进行切削，且将该深U形孔601”的盲端切除，就能制得呈中空柱状的原材料1。
本发明铝合金管件锻抽成型方法的第二实施例，与该第一实施例的制造流程大致相同(因为呈现的图式都与第一实施例相同，所以第二实施例不再绘制图式，请配合参阅图1至图5)，差异处在于该步骤五的润滑液槽中盛放的润滑液为液态油脂，该液态油脂的黏度指数(Viscosity Index，简称VI)是170以上，闪点(Flash Point)是240℃以上，流动点(Pour Point)是-24℃以上，燃点(Fire Point)是255℃以上。利用润滑液槽中盛放的液态油脂，也能提供该胚材1’进行后续的锻抽作业产生润滑效果。
综上所述，本发明铝合金管件锻抽成型方法，整体制程简单、设备容易，且能有效降低成本、节省能源及提高成品的质量，确实能达成本发明的目的。
Claims (10)
1.一种铝合金管件锻抽成型方法，其特征在于：包含下列步骤：
(A)制备呈中空柱状的原材料，以及锻抽设备，所述原材料采用铝合金材质制成，所述锻抽设备包括锻抽模，以及对应于所述锻抽模的锻抽头；
(B)所述原材料进行加工并形成胚材，所述胚材沿轴线延伸，并具有相交于所述轴线的第一端面、沿所述轴线相反于所述第一端面的第二端面，以及连接于所述第一端面与所述第二端面之间的外周面，所述第一端面与所述第二端面之间形成原始长度，所述外周面构成原始外径，所述第一端面、所述第二端面与所述外周面的粗糙度控制在Ra0.4μm以下，所述原始外径以及所述原始长度的尺寸公差在±0.01㎜以下；
(C)所述胚材进行均质退火：先将所述胚材加热至510℃～410℃，之后随炉冷却，以每小时炉内温度下降10℃，冷却至200℃～160℃时出炉；
(D)检测所述胚材的洛氏硬度标尺HRF的硬度值为60±5度；
(E)将所述胚材浸渍于润滑液槽中，并浸渍预定时间；及
(F)进行锻抽作业：将已浸渍过润滑液的胚材放置于所述锻抽设备的锻抽模中，且操作所述锻抽头相对于所述锻抽模趋近，所述胚材受所述锻抽头与所述锻抽模的锻抽作用而形成成品，所述成品沿所述轴线且呈中空管状，并具有相交于所述轴线的第一侧面、沿所述轴线相反于所述第一侧面的第二侧面、连接于所述第一侧面与所述第二侧面之间的外环面，以及相反于所述外环面且围绕所述轴线而形成内孔的内环面，所述第一侧面与所述第二侧面之间形成大于所述原始长度的延伸长度。
2.根据权利要求1所述的铝合金管件锻抽成型方法，其特征在于：所述步骤(D)检测所述胚材时，是沿所述轴线等间距且对所述胚材的外周面进行多点检测。
3.根据权利要求1所述的铝合金管件锻抽成型方法，其特征在于：所述步骤(B)的胚材呈中空圆柱状，所述胚材还具有内周面，所述内周面相反于所述外周面且围绕所述轴线并能形成中心孔。
4.根据权利要求3所述的铝合金管件锻抽成型方法，其特征在于：所述步骤(D)检测所述胚材时，是沿所述轴线等间距且对所述胚材的外周面进行多点检测，以及沿所述轴线等间距且对所述内周面进行多点检测。
5.根据权利要求1所述的铝合金管件锻抽成型方法，其特征在于：所述步骤(A)还制备一进阶成型设备，所述进阶成型设备包括成型模，以及对应于所述成型模的成型头，所述铝合金管件锻抽成型方法还包含位于所述步骤(F)之后的步骤(G)，所述步骤(G)为进阶成型作业，且操作所述成型头相对于所述成型模趋近，所述成品受所述成型头与所述成型模的成型作用而塑形成造型成品。
6.根据权利要求1所述的铝合金管件锻抽成型方法，其特征在于：所述步骤(E)所采用的润滑液为氮化硼，所述润滑液的游离总酸度重量百分比的浓度为40wt％～50wt％，工作温度为80℃～100℃。
7.根据权利要求1所述的铝合金管件锻抽成型方法，其特征在于：所述步骤(E)所采用的润滑液为液态油脂，该液态油脂的黏度指数是170以上，闪点是240℃以上，流动点是-24℃以上，燃点是255℃以上。
8.根据权利要求1所述的铝合金管件锻抽成型方法，其特征在于：所述步骤(A)所制备的原材料为合金编号AL6066的铝镁硅铝合金。
9.根据权利要求1所述的铝合金管件锻抽成型方法，其特征在于：所述步骤(A)所制备的原材料为合金编号AL7050的铝锌镁铝合金。
10.根据权利要求1所述的铝合金管件锻抽成型方法，其特征在于：所述步骤(E)的胚材浸渍于润滑液槽中的时间，依胚材数量的不同而有所差异，当胚材数量为单支时，浸渍时间为4～5分钟，当胚材数量为数支时，浸渍时间为25～35分钟。
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