TW201350225A - 平模鍛造成形均勻度之改良方法 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種平模鍛造成形均勻度之改良方法，其主要為對金屬胚料（靶材）採用圓錐模組進行預成形鍛造，以消除金屬胚料中心部之上、下二側的死金屬區，再以平模鍛壓至金屬胚料之最終尺寸；藉此，以此加工方式，讓金屬胚料整體的塑性流動轉趨平均，減少桶形現象，達到晶粒細化與均勻度大幅提昇的功效者。

Description

平模鍛造成形均勻度之改良方法

　　本發明係有關於一種平模鍛造成形均勻度之改良方法，尤其是指一種將金屬靶材或是其他金屬塊材之粗胚，以圓錐模組鍛造的成形方式消除粗胚的空孔，並且達到晶粒細化與均勻化之目的為首要發明應用者。

　　按，以下簡略說明幾種類型的材料加工技術之優缺點：

1. 等通道角擠壓成形法（Equal Channel Angular Extrusion）－為將金屬胚料在通道內做反覆擠壓，可使晶粒組織更為細化，但是金屬胚料外型被拉長，且生產經濟性不佳。
2. 輥軋成形法－使用此方法加工的晶粒組織細化較容易，但是方向性較明顯，因此必須控制每道次的輥軋方向，而且材料利用率低，因此生產經濟性亦不佳。
3. 平模鍛造成形法－以鍛造加工而言，是人類最早使用的成形技術，而且在成品形狀的複雜程度上，以及能應用之加工材料的種類，鍛造加工所適用的範圍均非常的廣泛，而一般僅使用平模鍛造成形法會有死金屬區（dead metal zone），因此晶粒組織均勻度較差，但是成形過程中材料的塑性流動是徑向，因此較無晶粒組織方向性的缺點，而且材料利用率高，也較適合大批量生產。

　　如第七～十圖所示，一般平模鍛造原製程採取平模三次鍛壓，而當胚料（４）與平模（５）接觸的部位，受界面摩擦拘束了胚料（４）的塑性流動，因此形成死金屬區（d）〔dead metal zone〕，外緣形成剪切帶（ｓ），而金屬區（d）此處的等效應變遠低於其他區域，晶粒會較其他區域大，尤其在接近界面中心的部位，材料的塑性流動更差，因而影響了晶粒的細化；且因為界面摩擦拘束了胚料（４）的塑性流動，因此在胚料上、下對稱面的塑性變形最劇烈，雖然在對稱面中心部較易達到晶粒的細化，但是在外側的自由面形成桶形（ｘ），增加後續的車修量，胚料整體的均勻度不佳。
　　緣是，發明人有鑑於此，秉持多年該相關行業之豐富設計開發及實際製作經驗，針對現有之結構及缺失予以研究改良，提供一種平模鍛造成形均勻度之改良方法，以期達到更佳實用價值性之目的者。

　　本發明為達上述目的特提供一種平模鍛造成形均勻度之改良方法，其係藉由將金屬靶材或是其他金屬塊材之粗胚，以圓錐模鍛造成形的改良方式消除粗胚的空孔，並且達到晶粒細化與均勻化為目的者。

　　本發明一種平模鍛造成形均勻度之改良方法的目的與功效係由以下之技術所實現：

　　其主要為對金屬胚料（靶材）採用圓錐模組進行預成形鍛造，以消除金屬胚料中心部之上、下二側的死金屬區，再以平模鍛壓至金屬胚料之最終尺寸；藉此，以此加工方式，讓金屬胚料整體的塑性流動轉趨平均，減少桶形現象，達到晶粒細化與均勻度大幅提昇的功效者。

　　本發明一種平模鍛造成形均勻度之改良方法，其施作為先進行胚料入模步驟，其係將金屬胚料（靶材）置入於備置有圓錐模的加工圓錐模組內，再採用至少一次的預成形鍛造步驟，以將金屬胚料加壓鍛造成中央凹陷狀的半加工成品，爾後，再將半加工狀態之金屬胚料施以平模鍛造步驟，以備置平板模具將其半加工成品加壓至所預設的尺寸（最終尺寸），讓金屬胚料整體的塑性流動轉趨平均，減少桶形現象，達到晶粒細化與均勻度大幅提昇的功效者。

　　其中，該圓錐模組可進一步單獨採用上圓錐模或單獨採用下圓錐模來進行消除單一側的死金屬區；同時，圓錐模組之上、下圓錐模的型態亦可採用凸形圓錐模、凹形圓錐模、凹凸複合圓錐模其一型態，來加壓鍛造讓金屬胚料此處形成凹陷狀者。

　　為令本發明所運用之技術內容、發明目的及其達成之功效有更完整且清楚的揭露，茲於下詳細說明之，並請一併參閱所揭之圖式及圖號：

　　首先，請參閱第一～六圖所示，為本發明一種平模鍛造成形均勻度之改良方法的流程及動作示意圖，其主要將金屬胚料（１）〔靶材〕採用圓錐模組（２）來進行預成形鍛造，藉以圓錐模組（２）之錐度加壓於金屬胚料（１）中心部，以消除金屬胚料（１）中心部上、下二側的死金屬區，再以平模（３）鍛壓至金屬胚料（１）之欲加工的最終尺寸者。

　　請一併參閱第一～六圖所示，其本發明一種平模鍛造成形均勻度之改良方法的步驟如下：

1. 胚料入模－係將金屬靶材或是其他金屬塊材之粗胚置入於備置有上、下圓錐模（２１）、（２２）的加工圓錐模組（２）內；
2. 至少一次預成形鍛造－為利用上、下圓錐模（２１）、（２２）加壓金屬胚料（１）〔靶材〕，以將金屬胚料（１）上、下兩端的中央部位加壓鍛造形成凹陷狀（１１）的金屬胚料（１）；
3. 平模鍛造－再備置上、下平模（３），以將凹陷狀（１１）的金屬胚料（１）於進行平模（３）施壓的鍛造程序，將其凹陷狀（１１）的金屬胚料（１）加壓至所預設的尺寸；
4. 成品－經上述加工程序後即得一具晶粒細化與均勻度的金屬胚料成品者。

　　請一併參閱第一～六圖所示，首先，於施作過程係先將金屬胚料（１）置入備設有上圓錐模（２１）與下圓錐模（２２）的加工圓錐模組（２）內，完成胚料入模步驟，而其上圓錐模（２１）與下圓錐模（２２）係可進一步採用凸形圓錐模或凹形圓錐模或凹凸複合圓錐模（２２）來進行預成形鍛造步驟，以將上圓錐模（２１）與下圓錐模（２２）鍛壓金屬胚料（１）的端緣〔如第二～三圖所示〕，經由上、下圓錐模（２１）、（２２）預成形後，即可消除金屬胚料（１）中心部上下二側的死金屬區，而且剪切帶（ｓ）〔Shear band〕則遷移至金屬胚料中心的端面；其上述之加工圓錐模組（２）中為採用上、下圓錐模（２１）、（２２）來施作消除金屬胚料（１）中心部上下二側的死金屬區，然而，亦可單獨採用上圓錐模（２１）或單獨採用下圓錐模（２２）來進行消除單一側的死金屬區。

　　當完成預成形鍛造步驟後，再恢復施以平模（３）鍛壓的平模鍛造步驟，以利用上、下平模（３）鍛壓金屬胚料（１），讓金屬胚料（１）中央凹陷狀（１１）部位趨向平直，使金屬胚料（１）達到最終的欲加工尺寸〔如第四～五圖所示〕；請一併參閱第六圖所示，即可使金屬胚料（１）之晶粒細化且均勻度大幅提昇。

　　另外，請再一併參閱第七～九圖所示，當該圓錐模組施作時，可單獨採用上圓錐模（２１）或單獨採用下圓錐模（２２）來進行消除單一側的死金屬區；同時，除使用上述圖式中所表示之基本圓錐模型態來施作之外，圓錐模組（２）之上、下圓錐模（２１）、（２２）的型態亦可採用凸形圓錐模、凹形圓錐模、凹凸複合圓錐模其中一種，來施作加壓鍛造金屬胚料者。

　　前述之實施例或圖式並非限定本發明之結構態樣與實施方法步驟，任何所屬技術領域中具有通常知識者之適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之專利範疇。

　　藉由以上所述，該元件之組成與使用實施說明可知，本發明與現有結構相較之下，具有下列諸多優點，詳述如下：

1. 本發明平模鍛造成形均勻度之改良方法，藉以利用此鍛壓加工，讓金屬胚料整體的塑性流動轉趨平均，減少桶形現象，達到晶粒細化與均勻度大幅提昇的功效者。
2. 本發明平模鍛造成形均勻度之改良方法，藉由透過鍛造模具外型的變更設計，以降低成形死金屬區的發生，改善靶材的晶粒均勻度，以提升金屬胚料之濺鍍（轉寫）品質者。

　　綜上所述，本發明實施例確能達到所預期之使用功效，又其所揭露之具體構造及實施方法，不僅未曾見於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

<本發明>

(1)．．．金屬胚料

(11)．．．凹陷狀

(2)．．．圓錐模組

(21)．．．上圓錐模

(22)．．．下圓錐模

(3)．．．平模

<現有技術>

(4)．．．胚料

(5)．．．平模

(d)．．．死金屬區

(x)．．．桶形

(s)．．．剪切帶

第一圖：本發明之步驟流程圖

第二圖：本發明之動作示意圖（一）

第三圖：本發明之動作示意圖（二）

第四圖：本發明之動作示意圖（三）

第五圖：本發明之動作示意圖（四）

第六圖：本發明之金屬胚料鍛造後塑性流動示意圖

第七圖：本發明之凸形圓錐模示意圖

第八圖：本發明之凹形圓錐模示意圖

第九圖：本發明之凹凸複合圓錐模示意圖

第十圖：現有技術之動作示意圖（一）

第十一圖：現有技術之動作示意圖（二）

第十二圖：現有技術之動作示意圖（三）

第十三圖：現有技術金屬胚料鍛造後塑性流動示意圖

(1)．．．金屬胚料

(11)．．．凹陷狀

(2)．．．圓錐模組

(21)．．．上圓錐模

(22)．．．下圓錐模

Claims (8)

1. 一種平模鍛造成形均勻度之改良方法，其主要將金屬胚料（靶材）採用圓錐模組來進行預成形鍛造，藉以圓錐模組之錐度加壓於金屬胚料中心部，以消除金屬胚料中心部之上、下二側的死金屬區，再以平模鍛壓至金屬胚料之欲加工的最終尺寸者。
2. 如申請專利範圍第１項所述之平模鍛造成形均勻度之改良方法，其中該金屬胚料（靶材）進行一次以上的圓錐模組預成形鍛造者。
3. 如申請專利範圍第１或２項所述之平模鍛造成形均勻度之改良方法，其中該圓錐模組為設有一上圓錐模且對應設置在金屬胚料上方位置，以消除金屬胚料中心部上側之死金屬區者。
4. 如申請專利範圍第１或２項所述之平模鍛造成形均勻度之改良方法，其中該圓錐模組為一下圓錐模且對應設置在金屬胚料下方位置，以消除金屬胚料中心部下側之死金屬區者。
5. 如申請專利範圍第１或２項所述之平模鍛造成形均勻度之改良方法，其中所述圓錐模組設為上、下圓錐模且對應設置在上、下方位置，以消除金屬胚料中心部上、下二側之死金屬區者。
6. 如申請專利範圍第１或２項所述之平模鍛造成形均勻度之改良方法，其中所述圓錐模組為以凸形圓錐模、凹形圓錐模、凹凸複合圓錐模其一型態為之。
7. 一種平模鍛造成形均勻度之改良方法，其步驟如下：
   A. 胚料入模－係將金屬靶材或是其他金屬塊材之粗胚置入於備置有上、下圓錐模的加工圓錐模組內；
   B. 至少一次預成形鍛造－為利用上、下圓錐模加壓金屬胚料（靶材），以將金屬胚料兩端的中央部位加壓鍛形成凹陷狀的金屬胚料；
   C. 平模鍛造－再於備置上、下平模，以將凹陷狀的金屬胚料於進行平模施壓的鍛造程序，將其凹陷狀的金屬胚料加壓至所預設的尺寸；
   D.成品－經上述加工程序後即得一具 晶粒細化與均勻度的金屬胚料成品者。
8. 如申請專利範圍第７項所述之平模鍛造成形均勻度之改良方法，其中所述圓錐模組為以凸形圓錐模、凹形圓錐模、凹凸複合圓錐模其一型態為之。