CN114789231B - 一种用于高温合金锭坯的开坯模具及其开坯方法 - Google Patents

一种用于高温合金锭坯的开坯模具及其开坯方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114789231B
CN114789231B CN202210362970.0A CN202210362970A CN114789231B CN 114789231 B CN114789231 B CN 114789231B CN 202210362970 A CN202210362970 A CN 202210362970A CN 114789231 B CN114789231 B CN 114789231B
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature alloy
cylindrical
cogging
alloy ingot
ingot blank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210362970.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114789231A (zh
Inventor
兰博
方爽
李凯
陈由红
东赟鹏
张敏聪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials
Original Assignee
AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials filed Critical AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials
Priority to CN202210362970.0A priority Critical patent/CN114789231B/zh
Publication of CN114789231A publication Critical patent/CN114789231A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114789231B publication Critical patent/CN114789231B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J1/00—Preparing metal stock or similar ancillary operations prior, during or post forging, e.g. heating or cooling
    • B21J1/04—Shaping in the rough solely by forging or pressing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

本发明是一种用于高温合金锭坯的开坯模具及其开坯方法，其目的是提高高温合金棒材的可制备性，该技术方案中，利用高温合金锭坯自转和公转结合的形式在模具特定轨道内移动和滚动，可以很大程度地降低设备吨位，节约能源；高温合金坯料在开坯过程中，循环受到了径向方向的进给力，伴随着高温合金坯料的自转，径向进给力均匀分布在整个高温合金坯料上，相比于挤压过程，避免了因模具受损而发生的受力不均匀，微观组织更加均匀；高温合金坯料在受到了径向方向的进给力的同时，受对称磁力头的影响，能够避免类似于缩颈现象，保证了高温合金坯料端面的平整；开坯模具利用多向球头、球头万向结节和连杆实现变形量灵活调整，自动化水平较高。

Description

一种用于高温合金锭坯的开坯模具及其开坯方法
技术领域
本发明是一种用于高温合金锭坯的开坯模具及其开坯方法，属于热加工技术领域。
背景技术
高温合金锭坯由于合金化程度高，铸锭很难直接变成锻件，因此需要对高温合金铸锭开坯。目前，常用的开坯方法挤压和多向锻造等。挤压作为高温合金常用的开坯方法之一，是将高温合金铸锭包裹在特殊材料做成的包套内，利用液压机单向挤压，使高温合金铸锭通过孔径较小的通道而发生塑性变形，从而实现开坯。但这种方法往往需要较大吨位的液压机，而且挤压棒材前部后后部往往有组织缺陷，降低了材料应用率。
发明内容
本发明正是针对上述现有现有技术的不足而设计提供了一种用于高温合金锭坯的开坯模具及其开坯方法，其目的是提高高温合金棒材的可制备性。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明技术方案提供了一种用于高温合金锭坯的开坯模具，该开坯模具包括基座1和安装基座1上的支架2，在支架2上安装有环形的柱面轨道3，该柱面轨道3呈卧式并设置有进料长口11以使圆柱状的高温合金锭坯8进入并能够沿该柱面轨道3作环形旋转，在该柱面轨道3的内部、沿中心线设置有柱状的球头万向节轴5，球头万向节轴5的中心线与柱面轨道3的中心线重合并与水平面平行，沿球头万向节轴5的外圆周面均匀设置有连杆6，连杆6的顶端安装有柱状的多向球头压柱4，多向球头压柱4的中心线与球头万向节轴5的中心线平行，多向球头压柱4能够沿连杆6伸缩且形成一个可变直径的柱形压力面12，该柱形压力面12与直径不变的柱面轨道3之间的空间构成圆柱状的高温合金锭坯8开坯的模具腔。
在实施时，在该柱面轨道3的两侧、沿柱面轨道3中心线各设置一个对称的磁力头7，两个磁力头7能够沿柱面轨道3作圆周运动并作用于所述模具腔内的圆柱状的高温合金锭坯8的两端，并保持在轨道内与高温合金锭坯8一起同步公转和自转。
本发明技术方案还提供了一种上述用于高温合金锭坯的开坯模具的开坯方法，该开坯方法的步骤是：
步骤一、高温合金锭坯准备
准备直径为Φ100mm～Φ200mm的高温合金棒料，并根据高温合金锭棒料的直径计算并截取一定长度的高温合金坯料10，长度与直径的关系满足公式1：
2≤L/D≤1 式1
式1中，L为高温合金坯料10的长度，D为高温合金坯料10的直径；
然后将高温合金坯料10放入封闭的钢外套9内，得到圆柱状的高温合金锭坯8；
步骤二、第一道次开坯
模具准备好以后，将高温合金锭坯8加热至1000～1150℃，保温2h～3.5h后，通过柱面轨道3的进料长口11送入柱面轨道3，高温合金锭坯8沿柱面轨道3自由下落并滚动，在这一过程中，多向球头压柱4通过连杆6依次向外移动，移动的顺序与高温合金锭坯8的滚动路径同步，移动距离为高温合金坯料10直径D的1/4，此时，所述柱形压力面12的直径变小，高温合金锭坯8在模具腔内受到径向的挤压而发生变形，直至柱形压力面12的直径趋于一致，高温合金锭坯(8)的变形量达到25％，第一道次挤压结束；
步骤三、第二道次开坯
重复步骤二，多向球头压柱4通过连杆6依次向外移动，移动的顺序与高温合金锭坯8的滚动路径同步，移动距离为高温合金坯料10直径D的1/4，移动的顺序与高温合金坯料8的滚动路径同步，并且移动距离为D的1/4，此时，所述柱形压力面12的直径变小，高温合金锭坯8在模具腔内受到径向的挤压而发生变形，直至柱形压力面12的直径趋于一致，高温合金锭坯(8)的变形量达到50％，第二道次挤压结束；
步骤四、第三道次开坯
重复步骤三，多向球头压柱4通过连杆6依次向外移动，移动的顺序与高温合金锭坯8的滚动路径同步，移动距离为高温合金坯料10直径D的1/4，移动的顺序与高温合金坯料8的滚动路径同步，并且移动距离为D的1/4，此时，所述柱形压力面12的直径变小，高温合金锭坯8在模具腔内受到径向的挤压而发生变形，直至柱形压力面12的直径趋于一致，高温合金锭坯8的变形量达到75％，第三道次挤压结束；
步骤六、后处理
从柱面轨道3的下方取出高高温合金锭坯8，进行吹砂，即获得开坯后的高温合金锭坯。
在实施时，步骤一中，将截取后得到的高温合金坯料10的两个端面和圆周旋转面车光，表面光洁度不小于1.0。
在实施时，步骤一中，在得到的圆柱状的高温合金锭坯8的外表面均匀涂抹玻璃润滑剂。
在实施时，步骤一中，得到的圆柱状的高温合金锭坯8的长度小于柱面轨道3的宽度。
在实施时，步骤二、三、四中，所述高温合金锭坯8在柱面轨道3内沿柱面轨道3的公转速度应达到5～10mm/s，借助马格努斯效应使高温合金锭坯8的自转速度应达到3～10rad/s。
在实施时，步骤二、三、四中，所述高温合金锭坯8在柱面轨道3内沿柱面轨道3的公转速度下降到1～4mm/s时，利用磁力头7对高温合金锭坯8进行加速。
本发明技术方案与现有高温合金的开坯技术相比，其优点主要体现在：
1、高温合金锭坯8利用自转和公转结合的形式在模具特定的柱面轨道3内移动和滚动，可以很大程度地降低设备吨位，节约能源；
2、高温合金锭坯8在开坯过程中，循环受到了径向方向的进给力，伴随着高温合金锭坯8的自转，径向进给力均匀分布在整个高温合金锭坯8上，相比于挤压过程，避免了因模具受损而发生的受力不均匀，微观组织更加均匀；
3、高温合金锭坯8在受到了径向方向的进给力的同时，受对称磁力头7的影响，能够避免类似于缩颈现象，保证了高温合金锭坯8端面的平整；
4、开坯模具利用多向球头压柱4、球头万向节轴5和连杆6实现变形量灵活调整，自动化水平较高。
附图说明
图1为本发明技术方案中的开坯模具的结构示意图
图2为本发明技术方案中的高温合金锭坯8的结构示意图
图3为本发明技术方案中的磁力头7与高温合金锭坯8相互作用的示意图
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步地详述：
参见附图1、2、3所示，该种用于高温合金锭坯的开坯模具包括基座1和安装基座1上的支架2，在支架2上安装有环形的柱面轨道3，该柱面轨道3呈卧式并设置有进料长口11以使圆柱状的高温合金锭坯8进入并能够沿该柱面轨道3作环形旋转，在该柱面轨道3的内部、沿中心线设置有柱状的球头万向节轴5，球头万向节轴5的中心线与柱面轨道3的中心线重合并与水平面平行，沿球头万向节轴5的外圆周面均匀设置有连杆6，连杆6的顶端安装有柱状的多向球头压柱4，多向球头压柱4的中心线与球头万向节轴5的中心线平行，多向球头压柱4能够沿连杆6伸缩且形成一个可变直径的柱形压力面12，该柱形压力面12与直径不变的柱面轨道3之间的空间构成圆柱状的高温合金锭坯8开坯的模具腔。
在该柱面轨道3的两侧、沿柱面轨道3中心线各设置一个对称的磁力头7，两个磁力头7能够沿柱面轨道3作圆周运动并作用于所述模具腔内的圆柱状的高温合金锭坯8的两端，并保持在轨道内与高温合金锭坯8一起同步公转和自转。
上述用于高温合金锭坯的开坯模具的开坯方法的步骤是：
步骤一、高温合金锭坯准备
准备直径为Φ100mm～Φ200mm的高温合金棒料，并根据高温合金锭棒料的直径计算并截取一定长度的高温合金坯料10，长度与直径的关系满足公式1：
2≤L/D≤1 式1
式1中，L为高温合金坯料10的长度，D为高温合金坯料10的直径；
将截取后得到的高温合金坯料10的两个端面和圆周旋转面车光，表面光洁度不小于1.0，然后将高温合金坯料10放入封闭的钢外套9内，得到圆柱状的高温合金锭坯8，在圆柱状的高温合金锭坯8的外表面均匀涂抹玻璃润滑剂，圆柱状的高温合金锭坯8的长度小于柱面轨道3的宽度；
步骤二、第一道次开坯
模具准备好以后，将高温合金锭坯8加热至1000℃～1150℃，保温2h～3.5h后，通过柱面轨道3的进料长口11送入柱面轨道3，高温合金锭坯8沿柱面轨道3自由下落并滚动，在这一过程中，多向球头压柱4通过连杆6依次向外移动，移动的顺序与高温合金锭坯8的滚动路径同步，移动距离为高温合金坯料10直径D的1/4，此时，所述柱形压力面12的直径变小，高温合金锭坯8在模具腔内受到径向的挤压而发生变形，直至柱形压力面12的直径趋于一致，高温合金锭坯8的变形量达到25％，第一道次挤压结束；
步骤三、第二道次开坯
重复步骤二，多向球头压柱4通过连杆6依次向外移动，移动的顺序与高温合金锭坯8的滚动路径同步，移动距离为高温合金坯料10直径D的1/4，移动的顺序与高温合金坯料8的滚动路径同步，并且移动距离为D的1/4，此时，所述柱形压力面12的直径变小，高温合金锭坯8在模具腔内受到径向的挤压而发生变形，直至柱形压力面12的直径趋于一致，高温合金锭坯(8)的变形量达到50％，第二道次挤压结束；
步骤四、第三道次开坯
重复步骤三，多向球头压柱4通过连杆6依次向外移动，移动的顺序与高温合金锭坯8的滚动路径同步，移动距离为高温合金坯料10直径D的1/4，移动的顺序与高温合金坯料8的滚动路径同步，并且移动距离为D的1/4，此时，所述柱形压力面12的直径变小，高温合金锭坯8在模具腔内受到径向的挤压而发生变形，直至柱形压力面12的直径趋于一致，高温合金锭坯8的变形量达到75％，第三道次挤压结束；
步骤六、后处理
从柱面轨道3的下方取出高高温合金锭坯8，进行吹砂，即获得开坯后的高温合金锭坯。
上述步骤二、三、四中，所述高温合金锭坯8在柱面轨道3内沿柱面轨道3的公转速度应达到5～10mm/s，借助马格努斯效应使高温合金锭坯8的自转速度应达到3～10rad/s，如果高温合金锭坯8在柱面轨道3内沿柱面轨道3的公转速度下降到1～4mm/s时，利用磁力头7对高温合金锭坯8进行加速。

Claims (2)

1.一种用于高温合金锭坯的开坯模具，其特征在于：该开坯模具包括基座(1)和安装基座(1)上的支架(2)，在支架(2)上安装有环形的柱面轨道(3)，该柱面轨道(3)呈卧式并设置有进料长口(11)以使圆柱状的高温合金锭坯(8)进入并能够沿该柱面轨道(3)作环形旋转，在该柱面轨道(3)的内部、沿中心线设置有柱状的球头万向节轴(5)，球头万向节轴(5)的中心线与柱面轨道(3)的中心线重合并与水平面平行，沿球头万向节轴(5)的外圆周面均匀设置有连杆(6)，连杆(6)的顶端安装有柱状的多向球头压柱(4)，多向球头压柱(4)的中心线与球头万向节轴(5)的中心线平行，多向球头压柱(4)能够沿连杆(6)伸缩且形成一个可变直径的柱形压力面(12)，该柱形压力面(12)与直径不变的柱面轨道(3)之间的空间构成圆柱状的高温合金锭坯(8)开坯的模具腔。
2.根据权利要求1所述的用于高温合金锭坯的开坯模具，其特征在于：在该柱面轨道(3)的两侧、沿柱面轨道(3)中心线各设置一个对称的磁力头(7)，两个磁力头(7)能够沿柱面轨道(3)作圆周运动并作用于所述模具腔内的圆柱状的高温合金锭坯(8)的两端，并保持在轨道内与高温合金锭坯(8)一起同步公转和自转。
CN202210362970.0A 2022-04-07 2022-04-07 一种用于高温合金锭坯的开坯模具及其开坯方法 Active CN114789231B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210362970.0A CN114789231B (zh) 2022-04-07 2022-04-07 一种用于高温合金锭坯的开坯模具及其开坯方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210362970.0A CN114789231B (zh) 2022-04-07 2022-04-07 一种用于高温合金锭坯的开坯模具及其开坯方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114789231A CN114789231A (zh) 2022-07-26
CN114789231B true CN114789231B (zh) 2023-03-14

Family

ID=82460977

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210362970.0A Active CN114789231B (zh) 2022-04-07 2022-04-07 一种用于高温合金锭坯的开坯模具及其开坯方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114789231B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1943919A (zh) * 2006-10-20 2007-04-11 钢铁研究总院 铸锭的节能开坯方法
KR20110108801A (ko) * 2010-03-29 2011-10-06 현대제철 주식회사 코깅 공정을 위한 프레스 금형 장치
CN106944799A (zh) * 2017-03-23 2017-07-14 中南大学 Aq80m镁合金环形件挤锻轧集成工艺
CN110605353A (zh) * 2019-08-07 2019-12-24 江苏天工科技股份有限公司 高效钛及钛合金铸锭短流程精锻开坯工艺
CN112275817A (zh) * 2020-09-18 2021-01-29 中国航发北京航空材料研究院 一种高温合金铸锭的等通道转角挤压开坯方法
CN112453085A (zh) * 2020-09-18 2021-03-09 中国航发北京航空材料研究院 一种难变形高温合金铸锭连续复合挤压开坯方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1943919A (zh) * 2006-10-20 2007-04-11 钢铁研究总院 铸锭的节能开坯方法
KR20110108801A (ko) * 2010-03-29 2011-10-06 현대제철 주식회사 코깅 공정을 위한 프레스 금형 장치
CN106944799A (zh) * 2017-03-23 2017-07-14 中南大学 Aq80m镁合金环形件挤锻轧集成工艺
CN110605353A (zh) * 2019-08-07 2019-12-24 江苏天工科技股份有限公司 高效钛及钛合金铸锭短流程精锻开坯工艺
CN112275817A (zh) * 2020-09-18 2021-01-29 中国航发北京航空材料研究院 一种高温合金铸锭的等通道转角挤压开坯方法
CN112453085A (zh) * 2020-09-18 2021-03-09 中国航发北京航空材料研究院 一种难变形高温合金铸锭连续复合挤压开坯方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GH4169合金铸锭开坯过程的热力耦合有限元模拟;贾丹等;《钢铁研究学报》;20111215;第23卷;第150-153页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114789231A (zh) 2022-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7106004B2 (ja) 中小径の厚肉金属管及びその製造方法
CN108500108A (zh) 一种带内环向筋筒体旋压工装及成形方法
CN102689151A (zh) Gh4033高温合金异截面大型环件液态模锻轧制复合成形方法
CN105328091A (zh) 一种大模数圆柱齿轮近净热轧成形装置
CN104551691A (zh) 一种铝合金车轮液态模锻及旋压加工系统
CN106825378B (zh) 一种h型薄壁盘件低载荷连续局部增量成形装置及方法
CN114789231B (zh) 一种用于高温合金锭坯的开坯模具及其开坯方法
CN106238633B (zh) 一种轮辋环轧成型设备及方法
CN103111482A (zh) 一种镁合金无缝管材的制备方法及其挤压模具
CN108491588B (zh) 推力滚子轴承套圈冷空间包络成形方法
CN109794538B (zh) 一种带内外环加强筋的筒体内旋压成形方法
CN106734482A (zh) 一种高强度高精度小锥角零件制造方法
CN114653748B (zh) 一种直角阶梯轴的三辊斜轧成形方法
CN102689159B (zh) 6061铝合金异截面大型环件的液态模锻轧制复合成形方法
CN109794534B (zh) 一种带内环加强筋筒体的多道次旋压成形方法
CN109794533B (zh) 一种带内环加强筋的筒体内旋压成形方法
CN205200270U (zh) 一种滚筒收口机
US4016739A (en) Method of shaping ring blanks
CN208695986U (zh) 一种中小口径厚壁金属管
CN109794535B (zh) 一种内旋压成形方法
CN102689152B (zh) 2014铝合金异截面大型环件的液态模锻轧制复合成形方法
CN211360504U (zh) 一种用于铝合金薄壁锥形环件辗环工艺的锻压装置
CN214321439U (zh) 一种锆铜厚壁直筒形零件的冷态强力旋压制备装置
CN102689160B (zh) 2a70铝合金异截面大型环件的液态模锻轧制复合成形方法
EP3885059B1 (en) Method of and assembly for forming seamless rings by process of ring rolling

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant