CN114260407A - 一种铝合金薄壁、长筒、厚法兰锻件的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝合金薄壁、长筒、厚法兰锻件的制备工艺，包括以下步骤：获取具有预设壁厚的管坯；将模锻压机的上模、下模和冲头加热至第一温度，将管坯加热至第二温度；冲头包括预成形冲头和终成形冲头，第二温度大于第一温度；采用上模和下模固定管坯，并采用预成形冲头将管坯的两端头进行扩口后并墩粗，获取预成形件；将上模、下模和冲头再次加热至第一温度，将预成形件加热至第二温度；采用上模和下模固定预成形件，并采用终成形冲头将预成形件的两端头进行最终成形，获取终成形件。本发明所提供的制备工艺，可大大降低锻件的生产难度与生产成本，提高金属利用率，优化锻件的金属流线分布，提高锻件综合性能。
Description
技术领域
本发明涉及锻件加工领域，特别是涉及一种铝合金薄壁、长筒、厚法兰锻件的制备工艺。
背景技术
对于薄壁、长筒、厚法兰锻件而言，长度L为2000-2500mm，法兰厚度M为20-30mm，其主要特征在于锻件两端头法兰厚度大于锻件筒体部分壁厚，锻件较长且对长度方向的金属流线分布有较高要求。薄壁长筒厚法兰模锻件的制备通常采用棒坯作为原始坯料在多向模锻压机上成形，采用棒坯作为原始坯料利于锻件两端头厚法兰结构的成形。
然而，利用现有的方式成形的锻件后续仍需机械加工成管坯，由于该类铝合金锻件属长筒类结构，尤其是深孔长筒类的产品的机加难度相当大，大大增加了该类型锻件的生产成本；并且，机加后锻件部分金属流线被切断，影响锻件的综合性能。
因此，如何有效降低铝合金薄壁、长筒、厚法兰锻件的加工难度，提高金属利用率，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种铝合金薄壁、长筒、厚法兰锻件的制备工艺，用于提高锻件的金属利用率，降低产品机加难度与生产成本。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种铝合金薄壁、长筒、厚法兰锻件的制备工艺，包括以下步骤：
步骤S1：获取具有预设壁厚的管坯；
步骤S2：将模锻压机的上模、下模和冲头加热至第一温度，将所述管坯加热至第二温度；所述冲头包括预成形冲头和终成形冲头，所述第二温度大于所述第一温度；
步骤S3：采用所述上模和所述下模固定所述管坯，并采用所述预成形冲头将所述管坯的两端头进行扩口后并墩粗，获取预成形件；
步骤S4：将所述上模、下模和冲头再次加热至第一温度，将所述预成形件加热至第二温度；
步骤S5：采用所述上模和所述下模固定所述预成形件，并采用所述终成形冲头将所述预成形件的两端头进行最终成形，获取终成形件。
优选的，所述第一温度为250-350℃，所述第二温度为400-460℃。
优选的，所述步骤S5之后，还包括：
对所述终成形件进行机加工至所述终成形件的壁厚至目标壁厚。
优选的，所述预设壁厚为15-17mm，所述目标壁厚为11-12mm。
优选的，所述上模的上部设有键槽，所述键槽可与所述模锻压机的设备中心对齐，所述上模的模尾设有卡槽，所述卡槽可被所述模锻压机夹持。
优选的，所述上模的侧面设有起重孔。
优选的，所述下模的上表面设有导柱，所述上模的下表面设有凹槽，所述导柱与所述凹槽配合限位。
优选的，所述预成形冲头和所述终成形冲头的个数均为两个，两个所述预成形冲头可同时对所述管坯的两端头进行预成形，两个所述终成形冲头可同时对所述预成形件的两端头进行终成形。
优选的，所述预成形冲头上设有扩口面和墩粗面，所述扩口面位于所述预成形冲头的周向，所述墩粗面位于所述预成形冲头的内端面；所述扩口面为弧形面。
优选的，所述扩口面的中段为圆锥面，所述圆锥面相对于所述预成形冲头的轴向夹角为50-70°。
本发明所提供的铝合金薄壁、长筒、厚法兰锻件的制备工艺，包括以下步骤：步骤S1：获取具有预设壁厚的管坯；步骤S2：将模锻压机的上模、下模和冲头加热至第一温度，将所述管坯加热至第二温度；所述冲头包括预成形冲头和终成形冲头，所述第二温度大于所述第一温度；步骤S3：采用所述上模和所述下模固定所述管坯，并采用所述预成形冲头将所述管坯的两端头进行扩口后并墩粗，获取预成形件；步骤S4：将所述上模、下模和冲头再次加热至第一温度，将所述预成形件加热至第二温度；步骤S5：采用所述上模和所述下模固定所述预成形件，并采用所述终成形冲头将所述预成形件的两端头进行最终成形，获取终成形件。本发明所提供的制备工艺，可大大降低锻件的生产难度与生产成本，提高金属利用率，优化锻件的金属流线分布，提高锻件综合性能。
在一种优选实施方式中，所述预成形冲头上设有扩口面和墩粗面，所述扩口面位于所述预成形冲头的周向，所述墩粗面位于所述预成形冲头的内端面；所述扩口面为弧形面。上述设置，利用所述预成形冲头扩口面和墩粗面的设置，可以一次完成扩口和墩粗的目的，使其为管坯两端头厚法兰的成形储备足够金属量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的制备工艺一种具体实施方式的流程图；
图2为本发明所提供的制备工艺中模具与冲头的结构示意图；
图3为本发明所提供的制备工艺中预成形冲头的结构示意图；
图4为本发明所提供的制备工艺中终成形冲头的结构示意图；
图5为本发明所提供的制备工艺中管坯的结构示意图；
图6为本发明所提供的制备工艺中预成形件的结构示意图；
图7为本发明所提供的制备工艺中终成形件的结构示意图；
其中：1-管坯；2-预成形件；3-终成形件；4-上模；5-键槽；6-模尾；7-起重孔；8-冲头；9-导柱；10-坯料；11-下模；12-预成形冲头；12-1-扩口面；12-2-墩粗面；13-终成形冲头。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种铝合金薄壁、长筒、厚法兰锻件的制备工艺，，用于提高锻件的金属利用率，降低产品机加难度与生产成本。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1至图7，图1为本发明所提供的制备工艺一种具体实施方式的流程图；图2为本发明所提供的制备工艺中模具与冲头的结构示意图；
图3为本发明所提供的制备工艺中预成形冲头的结构示意图；图4为本发明所提供的制备工艺中终成形冲头的结构示意图；图5为本发明所提供的制备工艺中管坯的结构示意图；图6为本发明所提供的制备工艺中预成形件的结构示意图；图7为本发明所提供的制备工艺中终成形件的结构示意图。
在该实施方式中，铝合金薄壁、长筒、厚法兰锻件的制备工艺包括以下步骤：
步骤S1：获取具有预设壁厚的管坯1；
步骤S2：将模锻压机的上模4、下模11和冲头8加热至第一温度，将管坯1加热至第二温度；冲头8包括预成形冲头12和终成形冲头13，第二温度大于第一温度；上模4和下模11用于固定管坯1，防止管坯1左右窜动；模锻压机优选为多向模锻压机，可同时对管坯1的两端头进行加工；
步骤S3：采用上模4和下模11固定管坯1，即管坯1作为模具的坯料10，被安装在上模4和下模11之间，并采用预成形冲头12将管坯1的两端头进行扩口后并墩粗，获取预成形件2；
步骤S4：将上模4、下模11和冲头8再次加热至第一温度，将预成形件2加热至第二温度；
步骤S5：采用上模4和下模11固定预成形件2，并采用终成形冲头13将预成形件2的两端头进行最终成形，获取终成形件3。
具体的，预成形冲头12和终成形冲头13均为横向冲头8，预成形冲头12和终成形冲头13的个数均为两个，可同时完成管坯1两端头的预成形或终成形；两个预成形冲头12完成锻件的预成形，主要是管坯1两端头的扩口及厚法兰结构的墩粗；两个终成形冲头13完成该铝合金锻件的终成形。
在上述各实施方式的基础上，第一温度为250-350℃，第二温度为400-460℃。优选的，第一温度为300℃，第二温度为430℃
在上述各实施方式的基础上，步骤S5之后，还包括：
对终成形件3进行机加工至终成形件3的壁厚至目标壁厚。也就是说，在经过步骤S1-S5加工后，后续只需直接机加锻件两端头内孔多余金属结构即可，大大降低产品机加难度与生产成本，提高锻件的金属利用率；同时优化锻件金属流线分布，提高锻件综合性能。
在上述各实施方式的基础上，预设壁厚D为15-17mm，目标壁厚为11-12mm。优选的，预设壁厚D为16mm，目标壁厚为11.5mm。本申请中，选取壁厚大于目标壁厚的管坯1，是为了方便厚法兰的成形，保证足够的金属量。
在上述各实施方式的基础上，上模4的上部设有键槽5，键槽5可与模锻压机的设备中心对齐，上模4的模尾6设有卡槽，卡槽可被模锻压机夹持，便于设备与上模4的配合以及设备对上模4的移动控制。
在上述各实施方式的基础上，上模4的侧面设有起重孔7，方便吊运上模4。
在上述各实施方式的基础上，下模11的上表面设有导柱9，上模4的下表面设有凹槽，导柱9与凹槽配合限位，实现上模4和下模11的定位。
在上述各实施方式的基础上，如图3所示，预成形冲头12上设有扩口面12-1和墩粗面12-2，扩口面12-1位于预成形冲头12的周向，墩粗面12-2位于预成形冲头12的内端面；扩口面12-1为弧形面，使的管坯1的两端口倾斜变形，如图6所示，为后续终成形做准备。墩粗面12-2优选为平面，使的预成形件2的两端面为平面，终成形冲头13的内端面同样为平面，预成形件2的两端面可方便与终成形冲头13的内端面配合。
在上述各实施方式的基础上，扩口面12-1的中段为圆锥面，圆锥面相对于预成形冲头12的轴向夹角为50-70°，即预成形件2的两端面倾斜角度与预成形件2的轴向夹角为50-70°。
该制备工艺通过设计专用模具工装，利用多向模锻压机成形薄壁管坯1端头厚法兰结构，实现了铝合金薄壁长筒厚法兰锻件的制备，提高金属利用率，优化该铝合金锻件的金属流线，提高了锻件综合性能；同时降低了该类型锻件的加工难度与成本。
以上对本发明所提供的铝合金薄壁、长筒、厚法兰锻件的制备工艺进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种铝合金薄壁、长筒、厚法兰锻件的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：获取具有预设壁厚的管坯(1)；
步骤S2：将模锻压机的上模(4)、下模(11)和冲头(8)加热至第一温度，将所述管坯(1)加热至第二温度；所述冲头(8)包括预成形冲头(12)和终成形冲头(13)，所述第二温度大于所述第一温度；
步骤S3：采用所述上模(4)和所述下模(11)固定所述管坯(1)，并采用所述预成形冲头(12)将所述管坯(1)的两端头进行扩口后并墩粗，获取预成形件(2)；
步骤S4：将所述上模(4)、下模(11)和冲头(8)再次加热至第一温度，将所述预成形件(2)加热至第二温度；
步骤S5：采用所述上模(4)和所述下模(11)固定所述预成形件(2)，并采用所述终成形冲头(13)将所述预成形件(2)的两端头进行最终成形，获取终成形件(3)。
2.根据权利要求1所述的铝合金薄壁、长筒、厚法兰锻件的制备工艺，其特征在于，所述第一温度为250-350℃，所述第二温度为400-460℃。
3.根据权利要求1所述的铝合金薄壁、长筒、厚法兰锻件的制备工艺，其特征在于，所述步骤S5之后，还包括：
对所述终成形件(3)进行机加工至所述终成形件(3)的壁厚至目标壁厚。
4.根据权利要求3所述的铝合金薄壁、长筒、厚法兰锻件的制备工艺，其特征在于，所述预设壁厚为15-17mm，所述目标壁厚为11-12mm。
5.根据权利要求1所述的铝合金薄壁、长筒、厚法兰锻件的制备工艺，其特征在于，所述上模(4)的上部设有键槽(5)，所述键槽(5)可与所述模锻压机的设备中心对齐，所述上模(4)的模尾(6)设有卡槽，所述卡槽可被所述模锻压机夹持。
6.根据权利要求5所述的铝合金薄壁、长筒、厚法兰锻件的制备工艺，其特征在于，所述上模(4)的侧面设有起重孔(7)。
7.根据权利要求6所述的铝合金薄壁、长筒、厚法兰锻件的制备工艺，其特征在于，所述下模(11)的上表面设有导柱(9)，所述上模(4)的下表面设有凹槽，所述导柱(9)与所述凹槽配合限位。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的铝合金薄壁、长筒、厚法兰锻件的制备工艺，其特征在于，所述预成形冲头(12)和所述终成形冲头(13)的个数均为两个，两个所述预成形冲头(12)可同时对所述管坯(1)的两端头进行预成形，两个所述终成形冲头(13)可同时对所述预成形件(2)的两端头进行终成形。
9.根据权利要求1至7任意一项所述的铝合金薄壁、长筒、厚法兰锻件的制备工艺，其特征在于，所述预成形冲头(12)上设有扩口面(12-1)和墩粗面(12-2)，所述扩口面(12-1)位于所述预成形冲头(12)的周向，所述墩粗面(12-2)位于所述预成形冲头(12)的内端面；所述扩口面(12-1)为弧形面。
10.根据权利要求9所述的铝合金薄壁、长筒、厚法兰锻件的制备工艺，其特征在于，所述扩口面(12-1)的中段为圆锥面，所述圆锥面相对于所述预成形冲头(12)的轴向夹角为50-70°。
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