CN111872301A - 镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具及其锻造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锻造工艺技术领域，具体地说，涉及镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具及其锻造工艺，包括上模板和下模板，上模板的顶部安装有上模板隔热层，下模板的底部安装有下模板隔热层，上模板的底部边缘安装有与保温罩插接配合的保温滑动套。本发明中通过将模具分为上模板和下模板，为半闭式结构，以平面分模替代阶梯分模，实现锻件阶梯型结构的模锻成形要求，在上模板的顶部安装上模板隔热层，下模板的底部安装下模板隔热层，以及保温套和保温滑动套提高保温效果，使得镁合金阶梯型结构模锻件可以在锻造过程中保持等温，提高锻件的质量，采用变速率等温锻造工艺，使锻坯获得了良好的塑性，提高了等温锻造生产效率。

Description

镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具及其锻造工艺

技术领域

本发明涉及锻造工艺技术领域，具体为镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具及其锻造工艺。

背景技术

镁合金是目前最轻的金属结构材料，具有密度小、比强度和比刚度高、阻尼减震性好、电磁屏蔽效果佳、机械加工性能优良、零件尺寸稳定、易回收等优点，在航空、航天、国防军工等行业具有广阔的应用前景。目前镁合金产品以铸件，特别是压铸件居多。由于液态镁合金凝固速度快，结晶温度范围宽，铸造时容易产生气孔、缩松、冷凝等缺陷，使得镁合金铸件力学性能不够理想，无法满足航空、航天、军工等领域中高性能结构件的要求，从而致使镁合金应用范围受到很大限制。据研究表明，经过锻造加工的镁合金在强度、塑性、性能的可靠性等各方面都优于铸造产品，因此开发研究镁合金的塑性加工技术是提高镁合金性价比、扩大镁合金应用的关键。

镁合金晶体结构为密排六方，室温时镁合金的滑移系仅有3个，这就导致了镁合金室温塑性变形时容易产生脆裂，塑性变形加工困难，在高温条件下，由于晶体出现滑移系，使得镁合金在高温下塑性性能有所增加，塑性加工成形成为可能，但镁合金加热温度过高或保温时间过长，会导致晶粒粗化，造成合金软化，导致力学性能下降，因此锻造过程中必须严格控制锻造温度。镁合金导热系数高，锻造时，若坯料与较低温度的模具相接触，则锻件容易因激冷而产生龟裂，锻造过程中还必须控制锻造温度。镁合金对应变速率很敏感，随着应变速率的增加，塑性急剧下降，因此锻造过程中必须严格控制变形速率，通常需要在液压机上以较低的速率锻造成形，防止锻件产生裂纹。镁合金高温下黏性大，流动性差，产生各种缺陷，生产效率低下，镁合金晶体质量差。

发明内容

本发明的目的在于提供镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具及其锻造工艺，以解决上述背景技术中提出的现如今镁合金高温下黏性大，流动性差，容易产生缺陷，生产效率低下，镁合金晶体质量差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具，包括上模板和下模板，所述上模板的顶部安装有上模板隔热层，所述下模板的底部安装有下模板隔热层，所述下模板顶部边缘处安装有保温罩，所述上模板的底部安装有上模座，所述上模座的底部安装有活动压头，所述下模板的顶部中心处安装有与所述活动压头位置相对应的下模座，所述下模座上开设有型腔，所述下模板的中心处安装有顶杆，所述上模板的底部边缘安装有与所述保温罩插接配合的保温滑动套。

作为优选，所述上模座的截面倒置T型结构，所述上模座与活动压头之间通过固定螺丝螺纹连接。

作为优选，所述保温罩的顶面上开设有两个对称的支架收纳槽，所述支架收纳槽的底部安装有转动座，所述转动座上转动连接有支撑架。

作为优选，所述上模板的底部开设有与所述支撑架位置相对应的插槽，所述插槽的直径与所述支撑架的直径尺寸相适配，且支撑架与插槽插接配合。

作为优选，所述保温滑动套的外壁上设置有滑动凸起，所述保温罩的内壁上开设有与所述滑动凸起位置相对应、尺寸相适配且滑动配合的滑动槽。

作为优选，所述下模板隔热层的底部安装有支撑腿，所述支撑腿上安装有水平设置的支撑板，所述支撑板上安装有升降气缸。

作为优选，所述升降气缸的活塞杆与顶杆连接。

另一方面，本发明还提供镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具的锻造工艺，包括上述的镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具，具体包括如下步骤：

S1：在模具加热炉内把模具加热到锻造温度400-450℃并保温1-2小时，在坯料加热炉内把镁合金坯料加热到锻造温度400-450℃并保温2-3小时；

S2：把加热后的镁合金坯料装入下模座的型腔内，通过活动压头定位，装模定位后按设定的变速率压制工艺在数控等温锻造液压机上进行锻造；

S3：锻造完成后开启上模板，通过顶杆将锻件顶出，移出工作台，取出锻件并立即淬火。

作为优选，所述模具加热炉在锻造过程中保持工作状态，控制上模、下模和镁合金坯料的温度为380±5℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具及其锻造工艺中通过将模具分为上模板和下模板，为半闭式结构，以平面分模替代阶梯分模，实现锻件阶梯型结构的模锻成形要求，在上模板的顶部安装上模板隔热层，下模板的底部安装下模板隔热层，以及保温套和保温滑动套提高保温效果，使得镁合金阶梯型结构模锻件可以在锻造过程中保持等温，提高锻件的质量，可以由简单的长方体自由锻坯料实现一次锻造成形，无需预锻，缩短了生产周期，节省了原材料；采用变速率等温锻造工艺，一方面有效降低了锻造变形抗力，使锻坯获得了良好的塑性，另一方面提高了等温锻造生产效率。

2、本镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具及其锻造工艺中将上模板和下模板之间通过设置的保温滑动套和保温罩滑动配合，提高结构的稳定性，防止上模板与下模板移动时发生错位。

3、本镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具及其锻造工艺中通过设置的升降气缸控制顶杆的升降，节省人力资源，提高生产效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的锻造时结构示意图；

图3是本发明的顶出锻造件后的结构示意图；

图4是本发明的保温滑动套与保温罩的分解部分结构示意图。

图中个标号的定义：

1、上模板隔热层；2、上模板；21、插槽；22、保温滑动套；23、滑动凸起；3、上模座；4、活动压头；5、固定螺丝；6、保温罩；61、支架收纳槽；62、支撑架；63、转动座；64、滑动槽；7、下模座；71、型腔；8、顶杆；9、下模板；10、下模板隔热层；11、支撑腿；12、支撑板；13、升降气缸。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具，如图1-图3所示，包括上模板2和下模板9，上模板2的顶部安装有上模板隔热层1，下模板9的底部安装有下模板隔热层10，下模板9顶部边缘处安装有保温罩6，上模板2的底部安装有上模座3，上模座3的底部安装有活动压头4，下模板9的顶部中心处安装有与活动压头4位置相对应的下模座7，下模座7上开设有型腔71，下模板9的中心处安装有顶杆8，上模板2的底部边缘安装有与保温罩6插接配合的保温滑动套22。

值得说明的是，下模座7的侧部为电加热层。

具体的，上模座3的截面倒置T型结构，上模座3与活动压头4之间通过固定螺丝5螺纹连接，便于更换不同结构的活动压头4。

进一步的，如图4所示，保温罩6的顶面上开设有两个对称的支架收纳槽61，支架收纳槽61的底部安装有转动座63，转动座63上转动连接有支撑架62，上模板2的底部开设有与支撑架62位置相对应的插槽21，插槽21的直径与支撑架62的直径尺寸相适配，且支撑架62与插槽21插接配合，保温滑动套22的外壁上设置有滑动凸起23，保温罩6的内壁上开设有与滑动凸起23位置相对应、尺寸相适配且滑动配合的滑动槽64，将上模板2和下模板9之间通过设置的保温滑动套22和保温罩6滑动配合，提高结构的稳定性，防止上模板2与下模板9移动时发生错位。

此外，下模板隔热层10的底部安装有支撑腿11，支撑腿11上安装有水平设置的支撑板12，支撑板12上安装有升降气缸13，升降气缸13的活塞杆与顶杆8连接，通过设置的升降气缸13控制顶杆8的升降，节省人力资源，提高生产效率。

另一方面，本发明还提供镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具的成型方法，包括上述的镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具，具体包括如下步骤：

S1：在模具加热炉内把模具加热到锻造温度400-450℃并保温1-2小时，在坯料加热炉内把镁合金坯料加热到锻造温度400-450℃并保温2-3小时；

S2：把加热后的镁合金坯料装入下模座7的型腔71内，通过活动压头4定位，装模定位后按设定的变速率压制工艺在数控等温锻造液压机上进行锻造；

S3：锻造完成后开启上模板2，通过顶杆8将锻件顶出，移出工作台，取出锻件并立即淬火。

模具加热炉在锻造过程中保持工作状态，控制上模、下模和镁合金坯料的温度为380±5℃。

本发明的镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具及其锻造工艺通过将模具分为上模板2和下模板9，为半闭式结构，以平面分模替代阶梯分模，实现锻件阶梯型结构的模锻成形要求，在上模板2的顶部安装上模板隔热层1，下模板9的底部安装下模板隔热层10，以及保温套6和保温滑动套22提高保温效果，使得镁合金阶梯型结构模锻件可以在锻造过程中保持等温，提高锻件的质量，可以由简单的长方体自由锻坯料实现一次锻造成形，无需预锻，缩短了生产周期，节省了原材料；采用变速率等温锻造工艺，一方面有效降低了锻造变形抗力，使锻坯获得了良好的塑性，另一方面提高了等温锻造生产效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具，其特征在于：包括上模板(2)和下模板(9)，所述上模板(2)的顶部安装有上模板隔热层(1)，所述下模板(9)的底部安装有下模板隔热层(10)，所述下模板(9)顶部边缘处安装有保温罩(6)，所述上模板(2)的底部安装有上模座(3)，所述上模座(3)的底部安装有活动压头(4)，所述下模板(9)的顶部中心处安装有与所述活动压头(4)位置相对应的下模座(7)，所述下模座(7)上开设有型腔(71)，所述下模板(9)的中心处安装有顶杆(8)，所述上模板(2)的底部边缘安装有与所述保温罩(6)插接配合的保温滑动套(22)。

2.根据权利要求1所述的镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具，其特征在于：所述上模座(3)的截面倒置T型结构，所述上模座(3)与活动压头(4)之间通过固定螺丝(5)螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具，其特征在于：所述保温罩(6)的顶面上开设有两个对称的支架收纳槽(61)，所述支架收纳槽(61)的底部安装有转动座(63)，所述转动座(63)上转动连接有支撑架(62)。

4.根据权利要求3所述的镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具，其特征在于：所述上模板(2)的底部开设有与所述支撑架(62)位置相对应的插槽(21)，所述插槽(21)的直径与所述支撑架(62)的直径尺寸相适配，且支撑架(62)与插槽(21)插接配合。

5.根据权利要求1所述的镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具，其特征在于：所述保温滑动套(22)的外壁上设置有滑动凸起(23)，所述保温罩(6)的内壁上开设有与所述滑动凸起(23)位置相对应、尺寸相适配且滑动配合的滑动槽(64)。

6.根据权利要求1所述的镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具，其特征在于：所述下模板隔热层(10)的底部安装有支撑腿(11)，所述支撑腿(11)上安装有水平设置的支撑板(12)，所述支撑板(12)上安装有升降气缸(13)。

7.根据权利要求6所述的镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具，其特征在于：所述升降气缸(13)的活塞杆与顶杆(8)连接。

8.镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具的锻造工艺，包括权利要求1-7任意一项所述的镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具，具体包括如下步骤：

S1：在模具加热炉内把模具加热到锻造温度400-450℃并保温1-2小时，在坯料加热炉内把镁合金坯料加热到锻造温度400-450℃并保温2-3小时；

S2：把加热后的镁合金坯料装入下模座(7)的型腔(71)内，通过活动压头(4)定位，装模定位后按设定的变速率压制工艺在数控等温锻造液压机上进行锻造；

S3：锻造完成后开启上模板(2)，通过顶杆(8)将锻件顶出，移出工作台，取出锻件并立即淬火。

9.根据权利要求8所述的镁合金阶梯型结构模锻件的等温锻造模具的锻造工艺，其特征在于：所述模具加热炉在锻造过程中保持工作状态，控制上模、下模和镁合金坯料的温度为380±5℃。

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