CN114393402B - 一种碳钢弹筒冷挤压成形工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳钢弹筒冷挤压成形工艺，包括以下步骤：下料；退火；镦饼、定心整形；退火、磷化处理；挤盂；退火、磷化处理；引伸；压底；收口。本发明大大减少了工序，替代使用一般冲压设备，经多道冲压、多次退火、磷皂化、多次拉伸、压底、收口成形，本工艺生产碳钢弹筒工序大大减少，从一般十八道工序减少到八至九道工序，工艺简化、工序减少、生产效率大为提高；碳钢弹筒机械性能好，应用本工艺制造碳钢弹筒，由于使用多连杆肘杆式冷挤压压力机冷挤压成形，塑性变形好，碳钢弹筒的晶粒组织更致密，优化了抗拉、抗压、抗弯等强度和韧性，增强了产品的力学性能；节能环保、省时省料省工，降低了制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及金属成形领域，特别涉及一种碳钢弹筒冷挤压成形工艺。
背景技术
碳钢弹筒是质量安全性能要求很高的金属筒形产品。目前国内企业碳钢弹筒生产方法是使用一般冲压设备，经多次冲压拉伸、多次回火、多次磷皂化处理加工而成，生产工序多达十八道，工艺复杂，工序繁多，生产效率低，制造成本高。
现有技术公开了一种全地形沙滩车方向机壳体及其温冷复合锻造生产工艺（公开号CN 112975300A），工艺，包括如下步骤：①下料；②加热镦粗；③内腔成形；④退火处理；⑤制坯、抛丸、磷皂化处理；⑥冷挤压拉伸壳体；⑦再退火处理；⑧精整内腔；⑨机加工；⑩渗碳淬火后回火处理。生产工艺复杂，工序繁多，生产效率低，制造成本高，成品的抗拉、抗压、抗弯等强度和韧性一般。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺简化、工序减少、生产效率提高的碳钢弹筒冷挤压成形工艺。
本发明采用的技术方案是：
一种碳钢弹筒冷挤压成形工艺，包括以下步骤：
步骤1：下料：根据碳钢弹筒的形状、尺寸、重量，设计制作碳钢弹筒坯料，碳钢弹筒坯料的直径稍小于碳钢弹筒的直径，碳钢弹筒坯料的重量稍大于碳钢弹筒的重量，根据设计的碳钢弹筒坯料的直径尺寸，选择直径合适的碳钢棒料剪切落料至碳钢弹筒坯料；
步骤2：退火：使用网带炉，将碳钢坯料置入网带炉的网带上，调整网带炉的温度至800-950℃，后随炉保温1-1.5小时，然后自然冷却，将碳钢坯料退火；退火能降低工件被冷挤压时的摩擦力，从而降低所需的挤压力，提高冷挤压成形件质量；
步骤3、镦饼、定心整形：使用镦饼、定心整形模具，两个工位两套模具同时操作，将经过退火的碳钢弹筒坯料经上料机构、送料机械手进入模具，镦饼、定心整形；
步骤4、退火、磷化处理：将碳钢弹筒坯料置入网带炉的网带上摆平，调整网带炉的温度至800-950℃，加热到设定温度后随炉保温1-1.5小时，然后自然冷却，冷却后，去除碳钢弹筒坯料表面缺陷、脱脂、表面氧化层等，将经过表面处理的洁净的碳钢弹筒坯料用稀磷酸液浸渍或喷射；磷化处理能降低弹筒工件的硬度，增强工件被冷挤成形时的延伸率，提高其塑性变形能力；
步骤5、挤盂：使用挤盂机，将经过镦饼、定心整形和退火、磷化处理的工件挤盂、一引，一次性冷挤压至高70-80mm；
步骤6、退火、磷化处理：将碳钢弹筒坯料置入网带炉的网带上摆平，调整网带炉的温度至800-950℃，加热到设定温度后随炉保温1-1.5小时，然后自然冷却，冷却后，去除碳钢弹筒坯料表面缺陷、脱脂、表面氧化层等，将经过表面处理的洁净的碳钢弹筒坯料用稀磷酸液浸渍或喷射；磷化处理能降低弹筒工件的硬度，增强工件被冷挤成形时的延伸率，提高其塑性变形能力；
步骤7、引伸：使用引伸机，将高70-80mm的工件引伸至碳钢弹筒的长度尺寸要求；
步骤8、压底：使用压底模具，将经过引伸并已达到长度尺寸要求的碳钢弹筒工件放入模具，进行压底；
步骤9、收口：使用收口机和收口模具，将已引伸、压底的碳钢弹筒工件收口，并达到碳钢弹筒筒体产品尺寸要求。
进一步，步骤3中的镦饼、定心整形模具包括上模板、下模板，上模板下模板之间设有两工位模具，所述上模板左右设有两个上垫板，上垫板前端安装冲头座，冲头座内安装冲头，上垫板和冲头座中间安装垫块，冲头外侧有夹头，夹头外侧有夹头螺母固紧，所述下模板固定于机身，下模板上在上垫板下方相对应处安装两个下垫板，下垫板上设下模，下模外侧有夹紧块固紧。
进一步，上模板、下模板之间一侧工位上的冲头为凸模，下模为凹模，且下模板上设垫块。
进一步，步骤8中，压底模具包括上模部分、下模部分，所述上模部分包括滑块、底冲、凸模调节套、调节斜块、冲缸座，冲缸座安装于滑块前端，冲缸座内有圆柱、圆柱外侧有垫块，垫块外侧有调节斜块，调节斜块外侧有凸模调节套，底冲在凸模调节套内，凸模调节套外侧由压底凸模螺圈固紧，所述下模部分包括凹模、压底凹模螺圈、下冲头、调节斜块、大冲垫、圆套、活塞杆，圆套安装于机身上，圆套最里端有大冲垫，大冲垫外侧有调节斜块，调节斜块内有下冲头，凹模安装于调节斜块前端，凹模由压底凹模螺圈固紧。
进一步，步骤4、6中稀磷酸盐溶液各成分比为：水：氧化锌：磷酸：硝酸：碳酸钠：亚硝酸钠=1L：20～30g：22～30g：30～40g：4～6g：0.1～0.2g，处理温度40～45℃，处理时间10～15min。
本发明的有益效果：1、大大减少了工序，本工艺是使用冷挤压压力机，将碳钢弹筒坯料经镦粗、定心整形、挤盂、引伸、压底、收口等冷挤压成形工序，加工成碳钢弹筒，替代使用一般冲压设备，经多道冲压、多次退火、磷皂化、多次拉伸、压底、收口成形，本工艺生产碳钢弹筒工序大大减少，从一般十八道工序减少到八至九道工序，工艺简化、工序减少、生产效率大为提高；
2、碳钢弹筒机械性能好，应用本工艺制造碳钢弹筒，由于使用多连杆肘杆式冷挤压压力机冷挤压成形，塑性变形好，碳钢弹筒的晶粒组织更致密，优化了抗拉、抗压、抗弯等强度和韧性，增强了产品的力学性能；
3、节能环保、省时省料省工，降低了制造成本。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细叙述。
图1为本发明的镦饼、定心整形示意图；
图2为本发明压底模具的结构图。
其中：1、上垫板；2、垫块；3、夹头；4、冲头座；5、夹头螺母；6、冲头；7、下模；8、下垫板；9、夹紧块；10、上模块；11、垫块；12、下模块；13、滑块；14、底冲；15、凸模调节套；16、压底凸模螺圈；17、调节斜块；18、冲缸座；19、垫块；20、圆柱；21、凹模；22、压底凹模螺圈；23、大冲垫；24、圆套；25、活塞杆；26、机身；27、下冲头。
具体实施方式
实施例1
如图1-2所示，一种碳钢弹筒冷挤压成形工艺，包括以下步骤：
步骤1：下料：根据碳钢弹筒的形状、尺寸、重量，设计制作碳钢弹筒坯料，碳钢弹筒坯料的直径稍小于碳钢弹筒的直径，碳钢弹筒坯料的重量稍大于碳钢弹筒的重量，根据设计的碳钢弹筒坯料的直径尺寸，选择直径合适的碳钢棒料剪切落料至碳钢弹筒坯料；
步骤2：退火：使用网带炉，将碳钢坯料置入网带炉的网带上，调整网带炉的温度至800℃，后随炉保温1小时，然后自然冷却，将碳钢坯料退火；退火能降低工件被冷挤压时的摩擦力，从而降低所需的挤压力，提高冷挤压成形件质量；
步骤3、镦饼、定心整形：使用镦饼、定心整形模具，两个工位两套模具同时操作，将经过退火的碳钢弹筒坯料经上料机构、送料机械手进入模具，镦饼、定心整形；
步骤4、退火、磷化处理：将碳钢弹筒坯料置入网带炉的网带上摆平，调整网带炉的温度至800℃，加热到设定温度后随炉保温1小时，然后自然冷却，冷却后，去除碳钢弹筒坯料表面缺陷、脱脂、表面氧化层等，将经过表面处理的洁净的碳钢弹筒坯料用稀磷酸液浸渍或喷射，稀磷酸盐溶液各成分比为：水：氧化锌：磷酸：硝酸：碳酸钠：亚硝酸钠=1L：20g：22g：30g：4g：0.1g，处理温度40℃，处理时间10min，使碳钢弹筒坯料表面溶解或腐蚀形成一层具有不溶性的磷酸盐薄膜覆盖层，磷化处理后用冷清水清洗；磷化处理能降低弹筒工件的硬度，增强工件被冷挤成形时的延伸率，提高其塑性变形能力；
步骤5、挤盂：使用挤盂机，将经过镦饼、定心整形和退火、磷化处理的工件挤盂、一引，一次性冷挤压至高70mm；
步骤6、退火、磷化处理：将碳钢弹筒坯料置入网带炉的网带上摆平，调整网带炉的温度至800℃，加热到设定温度后随炉保温1小时然后自然冷却，冷却后，去除碳钢弹筒坯料表面缺陷、脱脂、表面氧化层等，将经过表面处理的洁净的碳钢弹筒坯料用稀磷酸液浸渍或喷射，稀磷酸盐溶液各成分比为：水：氧化锌：磷酸：硝酸：碳酸钠：亚硝酸钠=1L：20g：22g：30g：4g：0.1g，处理温度40℃，处理时间10min，使碳钢弹筒坯料表面溶解或腐蚀形成一层具有不溶性的磷酸盐薄膜覆盖层，磷化处理后用冷清水清洗；磷化处理能降低弹筒工件的硬度，增强工件被冷挤成形时的延伸率，提高其塑性变形能力；
步骤7、引伸：使用引伸机，将高70mm的工件引伸至碳钢弹筒的长度尺寸要求；
步骤8、压底：使用压底模具，将经过引伸并已达到长度尺寸要求的碳钢弹筒工件放入模具，进行压底；
步骤9、收口：使用收口机和收口模具，将已引伸、压底的碳钢弹筒工件收口，并达到碳钢弹筒筒体产品尺寸要求。本发明大大减少了工序，本工艺是使用冷挤压压力机，将碳钢弹筒坯料经镦粗、定心整形、挤盂、引伸、压底、收口等冷挤压成形工序，加工成碳钢弹筒，替代使用一般冲压设备，经多道冲压、多次退火、磷皂化、多次拉伸、压底、收口成形，本工艺生产碳钢弹筒工序大大减少，从一般十八道工序减少到八至九道工序，工艺简化、工序减少、生产效率大为提高。
步骤3中的镦饼、定心整形模具包括上模板10、下模板12，上模板10下模板12之间设有两工位模具，上模板10左右设有两个上垫板1，上垫板1前端安装冲头座4，冲头座4内安装冲头6，上垫板1和冲头座4中间安装垫块2，冲头6外侧有夹头3，夹头3外侧有夹头螺母5固紧，下模板12固定于机身，下模板12上在上垫板1下方相对应处安装两个下垫板8，下垫板8上设下模7，下模7外侧有夹紧块9固紧。
上模板10、下模板12之间定心整形模具一侧工位上的冲头6为凸模，下模7为凹模，且下模板12上设垫块11。
步骤8中，压底模具包括上模部分、下模部分，上模部分包括滑块13、底冲14、凸模调节套15、调节斜块17、冲缸座18，冲缸座18安装于滑块13前端，冲缸座18内有圆柱20、圆柱20外侧有垫块19，垫块19外侧有调节斜块17，调节斜块17外侧有凸模调节套15，底冲14在凸模调节套15内，凸模调节套15外侧由压底凸模螺圈22固紧，下模部分包括凹模21、压底凹模螺圈22、下冲头27、调节斜块17、大冲垫23、圆套24、活塞杆25，圆套24安装于机身26上，圆套24最里端有大冲垫23，大冲垫23外侧有调节斜块17，调节斜块17内有下冲头27，凹模21安装于调节斜块17前端，凹模21由压底凹模螺圈22固紧。
本工艺的碳钢弹筒机械性能好，应用本工艺制造碳钢弹筒，由于使用多连杆肘杆式冷挤压压力机冷挤压成形，塑性变形好，碳钢弹筒的晶粒组织更致密，优化了抗拉、抗压、抗弯等强度和韧性，增强了产品的力学性能；节能环保、省时省料省工，降低了制造成本。
实施例2
如图1-2所示，一种碳钢弹筒冷挤压成形工艺，包括以下步骤：
步骤1：下料：根据碳钢弹筒的形状、尺寸、重量，设计制作碳钢弹筒坯料，碳钢弹筒坯料的直径稍小于碳钢弹筒的直径，碳钢弹筒坯料的重量稍大于碳钢弹筒的重量，根据设计的碳钢弹筒坯料的直径尺寸，选择直径合适的碳钢棒料剪切落料至碳钢弹筒坯料；
步骤2：退火：使用网带炉，将碳钢坯料置入网带炉的网带上，调整网带炉的温度至950℃，后随炉保温1.5小时，然后自然冷却，将碳钢坯料退火；退火能降低工件被冷挤压时的摩擦力，从而降低所需的挤压力，提高冷挤压成形件质量；
步骤3、镦饼、定心整形：使用镦饼、定心整形模具，两个工位两套模具同时操作，将经过退火的碳钢弹筒坯料经上料机构、送料机械手进入模具，镦饼、定心整形；
步骤4、退火、磷化处理：将碳钢弹筒坯料置入网带炉的网带上摆平，调整网带炉的温度至950℃，加热到设定温度后随炉保温1.5小时，然后自然冷却，冷却后，去除碳钢弹筒坯料表面缺陷、脱脂、表面氧化层等，将经过表面处理的洁净的碳钢弹筒坯料用稀磷酸液浸渍或喷射，稀磷酸盐溶液各成分比为：水：氧化锌：磷酸：硝酸：碳酸钠：亚硝酸钠=1L： 30g：30g：40g：6g：0.2g，处理温度45℃，处理时间15min，使碳钢弹筒坯料表面溶解或腐蚀形成一层具有不溶性的磷酸盐薄膜覆盖层，磷化处理后用冷清水清洗；磷化处理能降低弹筒工件的硬度，增强工件被冷挤成形时的延伸率，提高其塑性变形能力；
步骤5、挤盂：使用挤盂机，将经过镦饼、定心整形和退火、磷化处理的工件挤盂、一引，一次性冷挤压至高80mm；
步骤6、退火、磷化处理：将碳钢弹筒坯料置入网带炉的网带上摆平，调整网带炉的温度至950℃，加热到设定温度后随炉保温1.5小时然后自然冷却，冷却后，去除碳钢弹筒坯料表面缺陷、脱脂、表面氧化层等，将经过表面处理的洁净的碳钢弹筒坯料用稀磷酸液浸渍或喷射，稀磷酸盐溶液各成分比为：水：氧化锌：磷酸：硝酸：碳酸钠：亚硝酸钠=1L： 30g：30g：40g：6g：0.2g，处理温度45℃，处理时间15min，使碳钢弹筒坯料表面溶解或腐蚀形成一层具有不溶性的磷酸盐薄膜覆盖层，磷化处理后用冷清水清洗；磷化处理能降低弹筒工件的硬度，增强工件被冷挤成形时的延伸率，提高其塑性变形能力；
步骤7、引伸：使用引伸机，将高80mm的工件引伸至碳钢弹筒的长度尺寸要求；
步骤8、压底：使用压底模具，将经过引伸并已达到长度尺寸要求的碳钢弹筒工件放入模具，进行压底；
步骤9、收口：使用收口机和收口模具，将已引伸、压底的碳钢弹筒工件收口，并达到碳钢弹筒筒体产品尺寸要求。本发明大大减少了工序，本工艺是使用冷挤压压力机，将碳钢弹筒坯料经镦粗、定心整形、挤盂、引伸、压底、收口等冷挤压成形工序，加工成碳钢弹筒，替代使用一般冲压设备，经多道冲压、多次退火、磷皂化、多次拉伸、压底、收口成形，本工艺生产碳钢弹筒工序大大减少，从一般十八道工序减少到八至九道工序，工艺简化、工序减少、生产效率大为提高。
步骤3中的镦饼、定心整形模具包括上模板10、下模板12，上模板10下模板12之间设有两工位模具，上模板10左右设有两个上垫板1，上垫板1前端安装冲头座4，冲头座4内安装冲头6，上垫板1和冲头座4中间安装垫块2，冲头6外侧有夹头3，夹头3外侧有夹头螺母5固紧，下模板12固定于机身，下模板12上在上垫板1下方相对应处安装两个下垫板8，下垫板8上设下模7，下模7外侧有夹紧块9固紧。
上模板10、下模板12之间定心整形模具一侧工位上的冲头6为凸模，下模7为凹模，且下模板12上设垫块11。
步骤8中，压底模具包括上模部分、下模部分，上模部分包括滑块13、底冲14、凸模调节套15、调节斜块17、冲缸座18，冲缸座18安装于滑块13前端，冲缸座18内有圆柱20、圆柱20外侧有垫块19，垫块19外侧有调节斜块17，调节斜块17外侧有凸模调节套15，底冲14在凸模调节套15内，凸模调节套15外侧由压底凸模螺圈22固紧，下模部分包括凹模21、压底凹模螺圈22、下冲头27、调节斜块17、大冲垫23、圆套24、活塞杆25，圆套24安装于机身26上，圆套24最里端有大冲垫23，大冲垫23外侧有调节斜块17，调节斜块17内有下冲头27，凹模21安装于调节斜块17前端，凹模21由压底凹模螺圈22固紧。
本工艺的碳钢弹筒机械性能好，应用本工艺制造碳钢弹筒，由于使用多连杆肘杆式冷挤压压力机冷挤压成形，塑性变形好，碳钢弹筒的晶粒组织更致密，优化了抗拉、抗压、抗弯等强度和韧性，增强了产品的力学性能；节能环保、省时省料省工，降低了制造成本。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应纳入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (2)
1.一种碳钢弹筒冷挤压成形工艺，其特征在于包括以下步骤：
步骤1，下料：根据碳钢弹筒的形状、尺寸、重量，设计制作碳钢弹筒坯料，碳钢弹筒坯料的直径稍小于碳钢弹筒的直径，碳钢弹筒坯料的重量稍大于碳钢弹筒的重量，根据设计的碳钢弹筒坯料的直径尺寸，选择直径合适的碳钢棒料剪切落料至碳钢弹筒坯料；
步骤2，退火：使用网带炉，将碳钢坯料置入网带炉的网带上，调整网带炉的温度至800-950℃，后随炉保温1-1.5小时，然后自然冷却，将碳钢坯料退火；
步骤3，镦饼、定心整形：使用镦饼、定心整形模具，两个工位两套模具同时操作，将经过退火的碳钢弹筒坯料经上料机构、送料机械手进入模具，镦饼、定心整形，所述镦饼、定心整形模具包括上模板、下模板，上模板下模板之间设有两工位模具，所述上模板左右设有两个上垫板，上垫板前端安装冲头座，冲头座内安装冲头，上垫板和冲头座中间安装垫块，冲头外侧有夹头，夹头外侧有夹头螺母固紧，所述下模板固定于机身，下模板上在上垫板下方相对应处安装两个下垫板，下垫板上设下模，下模外侧有夹紧块固紧，所述上模板、下模板之间一侧工位上的冲头为凸模，下模为凹模，且下模板上设垫块；
步骤4，退火、磷化处理：将碳钢弹筒坯料置入网带炉的网带上摆平，调整网带炉的温度至800-950℃，加热到设定温度后随炉保温1-1.5小时，然后自然冷却，冷却后，去除碳钢弹筒坯料表面缺陷、脱脂、表面氧化层，将经过表面处理的洁净的碳钢弹筒坯料用稀磷酸液浸渍或喷射，稀磷酸盐溶液各成分比为：水：氧化锌：磷酸：硝酸：碳酸钠：亚硝酸钠=1L：20～30g：22～30g：30～40g：4～6g：0.1～0.2g，处理温度40～45℃，处理时间10～15min；
步骤5，挤盂：使用挤盂机，将经过镦饼、定心整形和退火、磷化处理的工件挤盂、一引，一次性冷挤压至高70-80mm；
步骤6，退火、磷化处理：将碳钢弹筒坯料置入网带炉的网带上摆平，调整网带炉的温度至800-950℃，加热到设定温度后随炉保温1-1.5小时，然后自然冷却，冷却后，去除碳钢弹筒坯料表面缺陷、脱脂、表面氧化层，将经过表面处理的洁净的碳钢弹筒坯料用稀磷酸液浸渍或喷射，稀磷酸盐溶液各成分比为：水：氧化锌：磷酸：硝酸：碳酸钠：亚硝酸钠=1L：20～30g：22～30g：30～40g：4～6g：0.1～0.2g，处理温度40～45℃，处理时间10～15min；
步骤7，引伸：使用引伸机，将高70-80mm的工件引伸至碳钢弹筒的长度尺寸要求；
步骤8，压底：使用压底模具，将经过引伸并已达到长度尺寸要求的碳钢弹筒工件放入模具，进行压底；
步骤9，收口：使用收口机和收口模具，将已引伸、压底的碳钢弹筒工件收口，并达到碳钢弹筒筒体产品尺寸要求。
2.根据权利要求1所述的一种碳钢弹筒冷挤压成形工艺，其特征在于：所述步骤8中，压底模具包括上模部分、下模部分，所述上模部分包括滑块、底冲、凸模调节套、调节斜块、冲缸座，冲缸座安装于滑块前端，冲缸座内有圆柱、圆柱外侧有垫块，垫块外侧有调节斜块，调节斜块外侧有凸模调节套，底冲在凸模调节套内，凸模调节套外侧由压底凸模螺圈固紧，所述下模部分包括凹模、压底凹模螺圈、下冲头、调节斜块、大冲垫、圆套、活塞杆，圆套安装于机身上，圆套最里端有大冲垫，大冲垫外侧有调节斜块，调节斜块内有下冲头，凹模安装于调节斜块前端，凹模由压底凹模螺圈固紧。
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