CN216828462U - 一种飞机用ld5-1合金轮毂锻件的等温模锻模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于锻造成型领域，涉及一种飞机用LD5‑1合金轮毂锻件的等温模锻模具。模具包括：预锻模具和终锻模具；其中，预锻模具和终锻模具的下模复用，下模型腔的形状和锻件的下表面形状完全相同；预锻模具的上模和终锻模具的上模都为凸模，预锻模具的上模形状介于锻件的上表面形状和坯料上表面形状之间，根据预锻变形量调整；终锻模具的上模凸起形状与锻件的上表面形状相同。

Description

一种飞机用LD5-1合金轮毂锻件的等温模锻模具

技术领域

本实用新型属于锻造成型领域，涉及一种飞机用LD5-1合金轮毂锻件的等温模锻模具。

背景技术

LD5-1属于粗晶型铝合金，在整个热变形过程中，其金属内部极易产生晶粒比较粗大的组织，即粗晶组织。这种粗晶组织的存在会显著降低锻件的力学性能。要提高金属内部组织的均匀性，就必须设法避免粗晶组织的产生，这就要综合衡量整个锻造过程中锻件在各锻造火次间的变形程度。变形速率过快，变形过大，金属在流动的过程中会产生较大的变形热，从而发生晶粒异常长大现象；变形过小，金属流动太过缓慢，则金属组织无法通过动态再结晶被细化改善。此外，在锻件的压制过程中，金属的流动走向也对其整体流动速度及变形大小产生着一定的影响。对于轮毂类锻件，模具内孔连皮位置的设计在一定程度上影响着锻件的流线走向。

铝合金LD5-1轮毂锻件常常作为一个十分重要的承力结构被用于飞机起落架上，因此，该类锻件的使用性能对整个飞机的安全飞行起着至关重要的作用。锻件的力学性能水平与其内部组织密切相关，要提高锻件内部质量，就必须先改善其内部组织形态，提高组织的均匀性。

实用新型内容

本实用新型的目的是：以本实用新型的模具能得到一个晶粒细小、均匀的金属组织的锻件，从而充分确保其使用性能要求。

本实用新型采取的技术方案：

一种飞机用LD5-1合金轮毂锻件的等温模锻模具，包括：

预锻模具和终锻模具；

其中，预锻模具和终锻模具的下模复用，下模型腔的形状和锻件的下表面形状完全相同；预锻模具的上模和终锻模具的上模都为凸模，

预锻模具的上模形状介于锻件的上表面形状和坯料上表面形状之间，根据预锻变形量调整；终锻模具的上模凸起形状与锻件的上表面形状相同。

预锻模具的上模的形状根据预锻件的预设总变形量和下表面变形量之差设计的。

预锻模具的上模和下模组成的型腔用于形成锻件内孔连皮的位置处于预锻件内孔的顶端或底端。

终锻模具的上模和下模组成的型腔用于形成锻件内孔连皮的位置处于锻件内孔的顶端或底端。

预锻模具的上模在整体外形上，30％以上接近环坯，50％以上接近终锻模。

所述方法还包括：车床；

在除最后一火次之前火次锻造出的预锻件或不满足条件的锻件，车床机加掉内孔连皮、毛边和内孔下端口。

本实用新型的优点和有益效果：该方法相比与常规的模锻锻造方法，采用了投一块分锻模模具的方式，锻造时保证了该项锻件的变形量，提高了锻件的强度，塑性好了，断裂韧性也提高了，锻件综合理化性能符合航空标准要求了。凸模+平模的交替使用，同时减少了该项产品生产火次，节约了能耗节省了生产成本。

附图说明

图1为锻件截面金属流动走向示意图。

图2为某轮毂锻件外形示意图。

图3为预锻模型腔外形示意图。

图4为终锻模型腔外形示意图。

图5为辅助机加位置示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种飞机用LD5-1合金轮毂锻件的等温模锻模具，包括：

预锻模具1、终锻模具2、车床6；

其中，预锻模具1和终锻模具2的下模3复用，下模型腔的形状和锻件的下表面形状完全相同；预锻模具的上模4和终锻模具的上模5都为凸模，

预锻模具的上模4形状介于锻件的上表面形状和坯料上表面形状之间，根据预锻变形量调整；终锻模具的上模5凸起形状与锻件的上表面形状相同。

采用本实施例的模具，为平衡锻件在各锻造火次间的变形量，避免极端变形的产生，本实用新型制定以下几个措施：

1)制定其主要成型方式为：棒料→环坯→等温模锻(预模锻+终模锻)。

与传统的成型方法不同的是，在最终锻件成型前增加一个预模锻的压制。预模锻的设计原则是：在整体外形上，30％以上接近环坯，50％以上接近终锻模(这时可以将预锻模的其中一扇与终锻模完全贴近)。这种情况下，在预锻模的压制过程中，金属内部会有30％以上的区域流动较慢，综合之下，大部分的区域会避免双向流速过快，从而产生变形剧烈的情况。而在预锻模压制后，锻件外形的50％～70％接近终锻模，那么，在预模锻→终模锻的压制过程中，其金属内部基本无双向流速过快的现象，整体变形会控制在30％～50％的适宜范围内。

2)在进行模具设计时，将内孔连皮的位置放置在锻件内孔的顶端或底端。

在锻件的模锻压制过程中，其内部金属会优先从锻件口部边缘及中间连皮这两个出料口的位置流出。如果这两个出料口之间的金属流动走向过于简单顺畅，那么在进行模锻压制时，这部分的金属流动速度会太快，这个区域的变形也会越剧烈。如果这两个出料口的地方的金属流动走向太过复杂曲折，则锻件的整体变形大小及成型效果会大大降低。为此，在进行模具设计时，应确保锻件口部边缘到模具连皮7之间的金属流动走向大致呈4～6个方向的变化，单方向的走向至少呈2个方向的变化，锻件截面金属流动走向如图1所示。

一般，锻件口部边缘位置的出料口受锻件外形形状限制，无法进行更改，而中间连皮位置的出料口可以通过模具设计来做相应调整。为此，在进行模具设计时，可根据锻件靠近内孔部分的实际形状及模锻在第1火压制时，环坯在模具型腔内的摆放高度确定模具内孔连皮的位置高低。当在模锻压制过程中，锻件内部金属在靠近连皮位置的整体走料趋势偏上时，则在模具设计时，将连皮位置放在锻件内孔底端；反之，当内孔附近的整体走料趋势偏下时，则将连皮位置放在锻件内孔顶端。从而，避免中间连皮位置的出料口一侧的金属流动方向过于单一，流速过快的现象。

3)在等温模锻各火次后，增加辅助机加工序。

铝轮毂类锻件的等温模锻往往需要多火次的压制才能完成。在前几火的锻造后，锻件有着较大的欠压量，这时，选取锻件上不影响锻件整体成型且最好易于机加的区域进行机加或下落，以去除多余金属存料，从而适当增加后续火次锻造时，锻件内部的金属流动速度，以确保该火次变形需求。在进行辅助机加去除量的确定时，需综合考虑以下四个原则：

a、内孔机加大小：(1/3～1/2)×D

b、平面机加下落面积：(1/5～1/7)×S

c、平面机加下落量：～1×H

d、整体重量去除大小：～1/15×G

(D代表锻件内孔直径、S代表锻件最大投影面积、H代表该火次后锻件的欠压量、G代表锻件净重)

实施案例：

某轮毂锻件，材料牌号：LD5-1，锻件外形如图2所示。

锻造过程中，先将棒料用3t自由锻锤进行镦饼、冲孔，加热温度为：460℃。然后采用车床对环坯内外径尺寸进行机加，从而得到一个外形比较规整的环坯，以利于预模锻1火的定位摆放。接下来，采用31.5MN油压机对环坯进行等温模锻，加热温度为：460℃。整个等温模锻分4火完成，其中预锻模2火(预锻模型腔外形如图3所示)，终锻模2火(终锻模型腔外形如图4所示)。前3火的等温模锻后，分别对锻件进行辅助机加，机加位置7、8如图5所示，机加量根据各火次后锻件实际欠压量及内孔充满情况进行确定，具体为：等温模锻1火后，锻件欠压13mm，锻件内孔φ96充满填实，机加内孔φ50，底平面下落15mm；等温模锻2火后，锻件欠压9mm，锻件内孔φ96充满填实，机加内孔φ50，底平面下落10mm；等温模锻3火后，锻件欠压5mm机加内孔φ50，底平面下落5mm。完成等温模锻的压制之后，对锻件进行热处理，采用的热处理制度为：515℃的淬火+160℃的人工时效。最后，进行解剖分析，发现该轮毂锻件低倍组织均匀性良好，无粗晶现象显示。用拉伸试验机进行力学性能测试，得出该锻件的旋向及轴向的抗拉强度数据为：424～445MPa，延伸率为：15～20％。

Claims (6)

1.一种飞机用LD5-1合金轮毂锻件的等温模锻模具，其特征在于，包括：

预锻模具(1)和终锻模具(2)；

其中，预锻模具(1)和终锻模具(2)的下模(3)复用，下模型腔的形状和锻件的下表面形状完全相同；预锻模具的上模(4)和终锻模具的上模(5)都为凸模，

预锻模具的上模(4)形状介于锻件的上表面形状和坯料上表面形状之间，根据预锻变形量调整；终锻模具的上模(5)凸起形状与锻件的上表面形状相同。

2.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，预锻模具的上模(4)的形状根据预锻件的预设总变形量和下表面变形量之差设计的。

3.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，预锻模具的上模(4)和下模组成的型腔用于形成锻件内孔连皮(7)的位置处于预锻件内孔的顶端或底端。

4.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，终锻模具的上模(5)和下模组成的型腔用于形成锻件内孔连皮的位置处于锻件内孔的顶端或底端。

5.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，预锻模具的上模(4)在整体外形上，30％以上接近环坯，50％以上接近终锻模。

6.根据权利要求1所述的模具，其特征在于，所述模具还包括：车床(6)；

在除最后一火次之前火次锻造出的预锻件或不满足条件的锻件，车床机加掉内孔连皮、毛边和内孔下端口。

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