CN201067784Y - 锻件脱模用冷却器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种锻件的脱模用冷却器。该冷却器为筒形，下部外形与待冷却锻件的内腔形状相适应，冷却器的上部内腔与上模锤头外形相适应，这样冷却时冷却器能够和锻件及上模锤头良好接触，达到较好的冷却效果。所述冷却器内腔下底面上设有一冷却水容置孔，用于放置冷却水。使用上述冷却器后，脱模变得容易，脱模时间减少，避免了因温度上升而使模具强度下降产生变形的现象发生，可使模具获得较长的使用寿命。同时改善了锻件的组织性能，有利于提高产品的韧性，有利于防止产品出现疲劳缺口敏感性。
Description
技术领域
本实用新型涉及冶金行业高温合金模锻件的生产设备，尤其是指高温合金模锻件的脱模工具。
背景技术
用于特殊用途的高温合金、钛合金零部件，其典型的制备工艺流程是：(1)制作一个与高温合金、钛合金锻件尺寸、形状匹配的模具，该模具材料采用可变形GH4169合金，也可以采用浇铸高温合金K3等材料；(2)采用等温锻造生产工艺，利用模具将高温合金、钛合金坯料压制成合金模锻件；(3)脱模，将成型的合金模锻件从模具内脱出；(4)机加工，将成型的合金模锻件，加工成钛合金零部件。因此，合金模锻件生产过程中，脱模是不可缺少的工序。
一种用于某高新动力装置的GH4169合金细晶环锻件，形状相当于一个筒体，见图1，在生产这种锻件时，由于GH4169合金具有高膨胀系数、变形抗力很大的特点，使该锻件在生产中遇到了“脱模难”并由此产生了如下问题：
1.因锻压所需的温度使模具强度下降而导致模具变形显著而迅速，影响GH4169合金细晶模锻件的产品外形合格率，一般低于60％，且模具使用寿命很短。
2.锻件和模具之间，存在相当大的脱模阻力，必须要将锻件和模具都冷却到600℃以下，才能减小脱模阻力，实现顺利脱模，这是因为600℃以下，GH4169合金线膨胀系数较低。而这一过程一般需要不少于30分钟的时间，有时甚至超过1小时，致使模锻的生产效率低下。
3.由于脱模需要有较长的冷却过程，在此期间会导致GH4169合金模锻件中脆性δ相的析出增加和引起GH4169合金中时效强化相粗化而强度下降等诸多弊病。
筒体状模锻件的模锻脱模阻力一般都很大，特别是采用了同钢种的材料制作模具后脱模阻力会更大。为了减小高温合金模锻件的脱模阻力，确保模锻件顺利脱模，往往采用加大脱模角度的方法来解决，国内某航空锻造厂模锻GH4169筒体状鼓筒轴时，为克服脱模阻力，解决脱模问题，设计的脱模角度高达15°以上，但在实际生产过程中，由于锻件和模具的接触面积较大，脱模阻力还是很大，脱模仍十分困难，产品报废严重，生产效率低下，而且脱模角度越大，相对成品零件模锻件余量越大，机加工零件所得率越低，甚至低至收得率10％左右。这是国内高温合金筒体状模锻件生产成本较高，利润较低的主要原因；另外由于GH4169合金锻件的变形抗力大，所需的锻压温度高，也容易使模具的强度下降、变形、使用寿命缩短，国内一些单位采用300～400℃的较低模具使用温度的方法来提高模具的强度，延长模具的使用寿命，但在锻造过程中因较低模具温度导致模锻产品δ相析出不良，产品质量难以得到保证。
国外一般采用挤压机将筒体状锻件挤压成型，但挤压成型成品，还存在着无法获得良好的10级细晶组织及GH4169筒体状锻件的外形合格率不高的问题；另外国外也采用热模锻方法进行成型，通过适当加大脱模角，并用相应的设备，施加大推力进行脱模的方式来实现GH4169合金筒体状锻件的生产，与之比较，我公司尚不具备大推力脱模的设备条件，现有设备的脱模力矩无法保证顺利脱模。
脱模问题成为GH4169合金环锻件工艺环节上的瓶颈，阻碍了该锻件和同类产品的开发和正常生产。
实用新型内容
本实用新型的目的是：设置一种锻件脱模用冷却器，通过利用冷却器冷却模锻件和模具，一方面，迅速降低成型模锻件的温度，通过减小模锻件的膨胀系数来减小合金模锻件的脱模阻力，使模锻件脱模方便；另一方面，缩短脱模过程所需时间，减小和避免模锻件和模具间的不良热传导所带来的锻件质量和模具寿命下降的问题，提高产品外形和内在质量合格率，延长模具使用寿命。
为达到上述技术效果，本实用新型采用的技术方案是：设计一种锻件脱模用冷却器，该冷却器呈筒形，其下部外形与待冷却锻件的内腔形状相适应，这样在每次模锻结束后，将冷却器置于模锻件的内腔中，冷却器的外缘与模
所述冷却器的上部内腔与上模锤头外形相适应。这样，可以在冷却模锻件同时冷却上模锤头，当将上模锤头置于冷却器内腔中时，上模锤头外缘与冷却器内腔能更好地接触，达到较好的传热和冷却效果。
所述冷却器内腔下底面上设有一冷却水容置孔。在冷却器使用时，要在其内腔中专门的底孔内灌满冷却水。此举可以达到较理想冷却效果，经试验，如不置放足够的冷却水，冷却效果就会明显下降。
本实用新型由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
1.模锻结束后，迅速将冷却器置于锻件内腔中，使锻压后的锻件迅速冷却脱模变得容易，一直存在的锻件脱模瓶颈难题得以彻底解决。
2.由于采用冷却器迅速冷却模锻件，脱模时间大幅度减少，充分弱化了较高温度模锻件热量向较低温度下模的传导，充分抑制下模的过时效软化效应，也充分抑制了上模的过时效软化效应，避免了因温度上升而使模具强度下降产生变形的现象发生。可使模具获得较长的使用寿命。
3.另外，因采用冷却器对锻后锻件进行快速冷却，也改善了该锻件的组织性能，有利于提高产品的韧性，有利于防止产品出现疲劳缺口敏感性。
附图说明
图1为筒体状热模锻件的剖面示意图。
图2为本实用新型锻件脱模用冷却器的剖面示意图。
具体实施方式
如图2所示的冷却器呈筒形，其下部2的外形与图1所示待冷却锻件的内腔1的形状相适应。所述冷却器的上部内腔3与上模锤头外形相适应。所述冷却器内腔下底面上设有一冷却水容置孔4。
作为本实用新型的一个实施例，对一种GH4169细晶合金模锻件用冷却器进行冷却脱模。
模锻结束后，应迅速将冷却器置于环锻件内腔1，并操作压机将上模锤头置于冷却器内腔3，经现场试验和测试，此段时间一般应控制在10秒范围内，此时冷却器冷却作用带来的效果为最佳。
在冷却器使用时，要在其内腔中专门的底孔4内灌满冷却水，此举可以达到较理想冷却效果，经试验，如不置放足够的冷却水，冷却效果就会明显下降。
冷却器的外形加工要充分考虑因温度带来的材料膨胀因素，在保证冷却器与GH4169合金环锻件和上模锤头分离自如的基础上，冷却器的外缘2和内腔3尺寸应尽量贴近GH4169合金环锻件的内腔1和上模锤头的外缘，提高GH4169合金环锻件和上模锤头热量转递到冷却器的速度，达到预期的冷却效果。
连续使用冷却器时，每次使用完毕后，必须对冷却器进行强制冷却(水冷)，否则也会降低冷却器的使用效果。
伴随GH4169合金环锻件从980℃降至约600℃(一般约待2分钟后)，其膨胀系数随温度下降而下降，使GH4169合金环锻件外缘与下模之间的紧密贴合发生了松动，脱模的纵向阻力显著降低，此时利用现有的压机设备就可实现顺利脱模。
由于采用冷却器迅速冷却模锻件，脱模时间大幅度减少，充分弱化了较高温度(约980℃)模锻件热量向较低温度(约600℃)下模的传导，充分抑制了GH4169合金下模的过时效软化效应；另外模锻结束、尽管此时上模的温度已经由约600℃上升至约800℃，但由于采用冷却器对模锻件冷却的同时，也对上模进行冷却，上模的温度由此迅速下降至600℃，也充分抑制了GH4169合金上模的过时效软化效应，保护和避免了因温度上升而使模具强度下降产生变形的现象发生。使用该冷却器后，我们进行了近80件的GH4169合金环锻件的锻压，锻后对模具进行检查，未发现模具有明显变形，还可继续使用。相对以往采用K3模具或用较高温度进行的热模锻，一付模具仅模锻20余件(其中锻件外形尺寸合格一半不到)即因发生显著变形而报废，由此说明采用冷却器也同时有效地避免了模具的明显软化而变形，可使模具获得较长的使用寿命。
另外，因采用冷却器对锻后的GH4169合金环锻件进行快速冷却，也改善了该锻件的组织性能，从未采用冷却器进行冷却的GH4169合金环锻件的靠外缘部位δ相照片和采用冷却器进行冷却的GH4169合金环锻件最外缘部位的组织照片来看，采用后的δ相比较均匀，未采用时的δ相均匀性较差，且数量较多。由于δ相对环锻件使用温度而言是一个脆性相，可见采用冷却器加速模锻件冷却有利于提高产品的韧性，有利于防止产品出现疲劳缺口敏感性。
Claims (3)
1.一种锻件脱模用冷却器，其特征在于该冷却器呈筒形，其下部外形与待冷却锻件的内腔形状相适应。
2.如权利要求1所述的锻件脱模用冷却器，其特征在于：所述冷却器的上部内腔与上模锤头外形相适应。
3.如权利要求1或2所述的锻件脱模用冷却器，其特征在于：所述冷却器内腔下底面上设有一冷却水容置孔。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106854693A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-06-16 | 陕西宏远航空锻造有限责任公司 | 一种提高厚底杯形模锻件热处理合格率的方法以及一种厚底杯形模锻件 |
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2006
- 2006-11-21 CN CNU2006200479820U patent/CN201067784Y/zh not_active Expired - Lifetime
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