TWI535507B - 金屬構件溫鍛造方法及其系統 - Google Patents

Description

金屬構件溫鍛造方法及其系統

本發明係關於一種金屬構件溫鍛造〔warm-forging〕方法及其系統；特別是關於一種金屬構件自動〔automatically〕溫鍛造方法及其系統。

習用金屬構件加工方法及其系統，如PCT專利公開第WO2004/113742號之〝金屬基合金螺釘及製造方法〞專利申請案，其揭示一種金屬基合金螺釘的製造方法包含：頭鍛造工序，其在溫熱下進行在通過拉製加工得到的由金屬基合金構成的金屬線上成型螺釘頭的頭加工，以製造螺釘胚件；滾壓工序，其在溫熱下進行在螺釘胚件上成型螺紋牙型的滾壓加工，以製造螺釘。在頭鍛造工序中的頭加工，是使用固定金屬線的保持衝模和成型螺釘頭部的衝頭來進行，在加熱保持衝模和衝頭的同時，至少把保持衝模加熱至高於或等於140℃，且低於或等於250℃，以便將金屬線加熱至高於或等於140℃，且低於250℃。

然而，第WO2004/113742號之金屬構件加工系統僅針對衝模保持座、衝頭保持座或牙板進行加熱及量測溫度，但未對個別的衝模或衝頭以不同溫度進行加熱或量測溫度。因此，該金屬構件加工系統無法精確控制不同衝壓鍛造的不同鍛造加工溫度。另外，該金屬構件加工系統未將不同的衝模或衝頭在個別組裝下進行衝壓鍛造，因而具有無法精確控制不同衝壓鍛造作業的缺點。

簡言之，第WO2004/113742號之金屬構件加工系統無法精確控制不同衝壓鍛造的不同鍛造加工溫度，且未將不同的模具、衝模或衝頭在個別組裝下進行衝壓鍛造，其必然存在進一步改良之需求。前述第WO2004/113742號僅為本發明技術背 景之參考及說明目前技術發展狀態而已，其並非用以限制本發明之範圍。

有鑑於此，本發明為了解決上述問題，其提供一種金屬構件溫鍛造方法及其系統，其利用一第一加熱單元加熱一第一模具單元至一第一溫度，再利用一第二加熱單元加熱一第二模具單元至一第二溫度，以便在不同溫度下進行一連續溫鍛造作業形成一金屬構件，以改善習用金屬構件溫鍛造系統無法精確控制不同溫鍛造溫度的問題。

本發明之主要目的係提供一種金屬構件溫鍛造方法及其系統，其利用一第一加熱單元加熱一第一模具單元至一第一鍛造溫度，再利用一第二加熱單元加熱一第二模具單元至一第二鍛造溫度，以便在不同溫度下進行一連續溫鍛造作業形成一金屬構件，以達成連續溫鍛造金屬合金材料之目的。

為了達成上述目的，本發明較佳實施例之金屬構件溫鍛造方法包含：提供一金屬線材或一金屬棒；將該金屬線材或金屬棒切割形成一金屬胚件；利用一第一加熱單元加熱一第一模具單元至一第一鍛造溫度，再利用一第二加熱單元加熱一第二模具單元至一第二鍛造溫度；及將該金屬胚件利用該第一模具單元以該第一鍛造溫度進行第一次溫鍛造，以形成一初步鍛造金屬胚件，再將該初步鍛造金屬胚件利用該第二模具單元以該第二鍛造溫度連續進行第二次溫鍛造，以形成一第二次鍛造金屬胚件；其中該第一加熱單元及第二加熱單元分別加熱該第一模具單元及第二模具單元，以便精確控制該第一鍛造溫度及第二 鍛造溫度，以節省該第一加熱單元及第二加熱單元之耗能。

本發明較佳實施例之該第一模具單元具有一第一隔熱套筒裝置，而該第二模具單元具有一第二隔熱套筒裝置。

本發明較佳實施例之該第一模具單元具有一第一溫度感測器，以量測該第一模具單元之第一鍛造溫度，該第二模具單元具有一第二溫度感測器，以量測該第二模具單元之第二鍛造溫度。

本發明較佳實施例再利用一第三加熱單元加熱一第三模具單元至一第三鍛造溫度，將該第二次鍛造金屬胚件利用該第三模具單元以該第三鍛造溫度連續進行第三次溫鍛造，以形成一第三次鍛造金屬胚件。

另外，本發明較佳實施例之金屬構件溫鍛造系統包含：一主模具體，其至少包含一第一容室及一第二容室；一第一模具單元，其設置於該主模具體之第一容室；一第一加熱單元，其設置於該第一模具單元上，利用該第一加熱單元加熱該第一模具單元至一第一鍛造溫度；一第二模具單元，其設置於該主模具體之第二容室；及一第二加熱單元，其設置於該第二模具單元上，利用該第二加熱單元加熱該第二模具單元至一第二鍛造溫度；其中將該金屬胚件利用該第一模具單元以該第一鍛造溫度進行第一次溫鍛造，以形成一初步鍛造金屬胚件，再將該初步鍛造金屬胚件利用該第二模具單元以該第二鍛造溫度連續進行第二次溫鍛造，以形成一第二次鍛造金屬胚件。

本發明較佳實施例之該第一模具單元具有一第一隔熱套筒裝置，而該第二模具單元具有一第二隔熱套筒裝置。

本發明較佳實施例之該第一模具單元包含至少一第一加 熱孔，該第一加熱單元組裝於該第一加熱孔，而該第二模具單元包含至少一加熱孔，該第二加熱單元組裝於該第二加熱孔。

本發明較佳實施例之該第一模具單元具有一第一溫度感測器，以量測該第一模具單元之第一鍛造溫度，該第二模具單元具有一第二溫度感測器，以量測該第二模具單元之第二鍛造溫度。

本發明較佳實施例之該第一模具單元包含一第一溫度感測孔，該第一溫度感測器組裝於該第一溫度感測孔，而該第二模具單元包含一第二溫度感測孔，該第二溫度感測器組裝於該第二溫度感測孔。

本發明較佳實施例另包含一第三模具單元及一第三加熱單元，利用該第三加熱單元加熱該第三模具單元至一第三鍛造溫度，將該第二次鍛造金屬胚件利用該第三模具單元以該第三鍛造溫度連續進行第三次溫鍛造，以形成一第三次鍛造金屬胚件。

為了充分瞭解本發明，於下文將例舉較佳實施例並配合所附圖式作詳細說明，且其並非用以限定本發明。

本發明較佳實施例之金屬構件溫鍛造方法及其系統適用於生產各種金屬螺絲〔screw〕元件、金屬螺栓〔bolt〕元件、金屬螺帽〔nut〕元件、金屬鉚釘〔rivet〕元件、金屬扣件〔fastener〕元件或其它金屬合金構件〔part〕，但其並非用以限定本發明之範圍。

第1圖揭示本發明較佳實施例之金屬構件溫鍛造方法之示意圖。請參照第1圖所示，本發明較佳實施例之金屬構件溫鍛造方法係首先在第1執行步驟S1中，提供一金屬線材或一金屬棒，且利用一預熱模具以自動化連續生產〔continuous production〕方式製造該金屬線材或金屬棒。另外，該金屬線 材或金屬棒由金屬錠〔ingot〕或其它金屬合金材料製成。

請再參照第1圖所示，本發明較佳實施例之金屬構件溫鍛造方法係接著在第2執行步驟S2中，將該金屬線材或金屬棒切割形成一金屬胚件〔blank〕，且該金屬胚件具有一預定尺寸規格。本發明較佳實施例可選擇利用一自動切料機〔automatic cutting machine〕進行切割該金屬線材或金屬棒。

第2圖揭示本發明較佳實施例之金屬構件溫鍛造系統之立體示意圖；第3圖揭示本發明較佳實施例之金屬構件溫鍛造系統採用模具單元及隔熱套筒裝置之立體分解圖，其對應於第2圖之模具單元；第4圖揭示本發明較佳實施例之金屬構件溫鍛造系統採用模具單元及隔熱套筒裝置之立體組合圖，其對應於第3圖。請參照第2至4圖所示，本發明較佳實施例之金屬構件溫鍛造系統包含一主模具體1、一第一模具單元〔mold unit〕21、一第二模具單元22及一第三模具單元23，且該第一模具單元21、第二模具單元22及第三模具單元23以適當間距排列〔spaced apart〕於該主模具體1內。

請再參照第2至4圖所示，該主模具體1適當固定設置於一模具機台〔mold machine〕上。該主模具體1包含一第一容室〔compartment〕11、一第二容室12及一第三容室13或其它容室，且每個該第一容室11、第二容室12及第三容室13可選擇設置或不設置一絕熱內表面，但其並非用以限定本發明之範圍。在組裝時，將該第一模具單元21、第二模具單元22及第三模具單元23對應容置固定於該第一容室11、第二容室12及第三容室13內，如第2圖所示。

請再參照第3及4圖所示，舉例而言，該第一模具單元21包含一隔熱套筒裝置〔thermal-isolating sleeve〕或組裝套筒裝置〔assembling sleeve〕210、數個加熱孔〔heater hole〕211及一溫度感測孔〔thermal sensor hole〕212。本發明較佳實施例 之該隔熱套筒裝置210具有隔熱功能，其具有各種外輪廓形狀。另外，該隔熱套筒裝置210為一組合固定套筒〔fixing sleeve〕，其用以組合該第一模具單元21於該第一容室11內，且該隔熱套筒裝置210用以避免該第一模具單元21發生不易組裝或拆解，但可省略該隔熱套筒裝置210。該加熱孔211包含一側溝部，其垂直於該加熱孔211之縱向，以組裝一第一加熱單元，例如：該加熱單元包含至少一個或數個加熱器，該數個加熱器用以分段加熱。相對的，該溫度感測孔212包含一側溝部，其垂直於該溫度感測孔212之縱向，以組裝一第一溫度感測器。該溫度感測孔212之數量為至少一個或數個，其位置可選擇彈性設置，以便利用數個溫度感測單元偵測該模具單元之各個位置溫度。

請再參照第2至4圖所示，該第一模具單元21之中央設有一鍛造模孔213，其用以溫鍛造該金屬胚件。該鍛造模孔213具有一縱向深度，其用以容置該金屬胚件之長度。另外，該鍛造模孔213之一端連接一氣孔214，如第4圖所示。該鍛造模孔與該加熱孔211及溫度感測孔212則具有一預定安全距離，以避免影響該第一加熱單元及第一溫度感測器。

請再參照第1圖所示，至於該第二模具單元22及第三模具單元23具有對應於該第一模具單元21之元件〔例如：加熱孔、溫度感測孔或側溝部〕，於此併入參考，不予一一詳細贅述。

請再參照第1至4圖所示，本發明較佳實施例之金屬構件溫鍛造方法係接著在第3執行步驟S3中，選擇利用一第一加熱單元〔heater unit〕加熱該第一模具單元21至一第一鍛造溫度〔first forging temperature〕，再利用一第二加熱單元加熱該第二模具單元22至一第二鍛造溫度，再利用一第三加熱單元加熱該第三模具單元23至一第三鍛造溫度。如此，依不同鍛造製程的需求，將該第一鍛造溫度、第二鍛造溫度及第三鍛造 溫度進行調整至不同高低溫度，以節省加熱單元之耗能。

請再參照第1至4圖所示，本發明較佳實施例之金屬構件溫鍛造方法係接著在第4執行步驟S4中，將該金屬胚件利用該第一模具單元21以該第一鍛造溫度進行第一次溫鍛造，以形成一初步鍛造金屬胚件。接著，再將該初步鍛造金屬胚件利用該第二模具單元22以該第二鍛造溫度連續進行第二次溫鍛造，以形成一第二次鍛造金屬胚件。接著，再將該第二次鍛造金屬胚件利用該第三模具單元23以該第三鍛造溫度連續進行第三次溫鍛造，以形成一第三次鍛造金屬胚件。

請再參照第1至4圖所示，該第一加熱單元、第二加熱單元及第三加熱單元分別加熱該第一模具單元21、第二模具單元22及第三模具單元23，以便精確控制該第一鍛造溫度、第二鍛造溫度及第三鍛造溫度，以節省該第一加熱單元、第二加熱單元及第三加熱單元之耗能〔power consumption〕。

請再參照第1及2圖所示，依不同的金屬合金特性，將該第一鍛造溫度、第二鍛造溫度及第三鍛造溫度彈性選擇調整為遞增或遞減鍛造溫度，或該第二鍛造溫度選擇調整為高於該第一鍛造溫度及第三鍛造溫度，或該第二鍛造溫度選擇調整為低於該第一鍛造溫度及第三鍛造溫度。

第5圖揭示本發明另一較佳實施例之金屬構件溫鍛造系統之立體示意圖。請參照第5圖所示，本發明較佳實施例之金屬構件溫鍛造系統僅包含一主模具體1、一第一模具單元21、21’及一第二模具單元22、22’，即兩組不同的模具單元，且該第一模具單元21、21’及第二模具單元22、22’之尺寸或形狀不相同，其以適當間距排列於該主模具體1內。另外，該第一模具單元21、21’及第二模具單元22、22’之直徑或長度大小不相同，以避免該第一模具單元21、21’及第二模具單元22、22’置入錯誤組裝位置於該主模具體1之內。

請再參照第5圖所示，在組裝時，將該第一模具單元21及第二模具單元22對應容置固定於該第一容室11及第二容室12內，且將該第一模具單元21’及第二模具單元22’對應容置固定於該第一容室11’及第二容室12’內。

請再參照第5圖所示，為了進一步避免置入錯誤組裝位置，該第一模具單元21及第二模具單元22具有一切邊a，且該第一模具單元21之切邊a位置方向與第二模具單元22之切邊a位置方向不相同。為了進一步區分不同的模具單元，該第一模具單元21及第二模具單元22採用圓形模具，而該第一模具單元21’及第二模具單元22’則採用非圓形模具，例如：方形或長方形模具。

第6圖揭示本發明另一較佳實施例之金屬構件溫鍛造系統之立體示意圖。請參照第6圖所示，本發明較佳實施例之金屬構件溫鍛造系統包含一主模具體1、一第一模具單元21、一第二模具單元22及一溫度顯示器24，且該溫度顯示器24用以顯示該第一模具單元21及第二模具單元22之溫度，以便精確控制鍛造溫度。

前述較佳實施例僅舉例說明本發明及其技術特徵，該實施例之技術仍可適當進行各種實質等效修飾及/或替換方式予以實施；因此，本發明之權利範圍須視後附申請專利範圍所界定之範圍為準。本案著作權限制使用於中華民國專利申請用途。

1‧‧‧主模具體

11‧‧‧第一容室

12‧‧‧第二容室

13‧‧‧第三容室

11’‧‧‧第一容室

12’‧‧‧第二容室

21‧‧‧第一模具單元

210‧‧‧隔熱套筒裝置

211‧‧‧加熱孔

212‧‧‧溫度感測孔

213‧‧‧鍛造模孔

214‧‧‧氣孔

22‧‧‧第二模具單元

23‧‧‧第三模具單元

22’‧‧‧第二模具單元

21’‧‧‧第一模具單元

24‧‧‧溫度顯示器

a‧‧‧切邊

第1圖：本發明較佳實施例之金屬構件溫鍛造方法之示意圖。

第2圖：本發明較佳實施例之金屬構件溫鍛造系統之立體示意圖。

第3圖：本發明較佳實施例之金屬構件溫鍛造系統採用模具單元及隔熱套筒裝置之立體分解圖。

第4圖：本發明較佳實施例之金屬構件溫鍛造系統採用模具單元及隔熱套筒裝置之立體組合圖。

第5圖：本發明另一較佳實施例之金屬構件溫鍛造系統之立體示意圖。

第6圖：本發明另一較佳實施例之金屬構件溫鍛造系統之立體示意圖。

21‧‧‧第一模具單元

210‧‧‧隔熱套筒裝置

211‧‧‧加熱孔

212‧‧‧溫度感測孔

213‧‧‧鍛造模孔

Claims (10)

1. 一種金屬構件溫鍛造方法，其包含：提供一金屬線材或一金屬棒；將該金屬線材或金屬棒切割形成一金屬胚件；利用一第一加熱單元加熱一第一模具單元至一第一鍛造溫度，再利用一第二加熱單元加熱一第二模具單元至一第二鍛造溫度，而利用一第一隔熱套筒裝置將該第一模具單元套置組合於一第一容室內，且利用一第二隔熱套筒裝置將該第二模具單元套置組合於一第二容室內；及將該金屬胚件利用該第一模具單元以該第一鍛造溫度進行第一次溫鍛造，以形成一初步鍛造金屬胚件，再將該初步鍛造金屬胚件利用該第二模具單元以該第二鍛造溫度連續進行第二次溫鍛造，以形成一第二次鍛造金屬胚件；其中該第一加熱單元及第二加熱單元分別加熱該第一模具單元及第二模具單元，且該第一隔熱套筒裝置及第二隔熱套筒裝置用以分別隔熱該第一模具單元及第二模具單元，以便精確控制該第一鍛造溫度及第二鍛造溫度，以節省該第一加熱單元及第二加熱單元之耗能。
2. 依申請專利範圍第1項所述之金屬構件溫鍛造方法，其中該第一模具單元或第二模具單元具有一切邊，以區分不同的模具。
3. 依申請專利範圍第1項所述之金屬構件溫鍛造方法，其中該第一模具單元具有一第一溫度感測器，以量測該第一模具單元之第一鍛造溫度，該第二模具單元具有一第二溫度感測器，以量測該第二模具單元之第二鍛造溫度。
4. 依申請專利範圍第1項所述之金屬構件溫鍛造方法，其中再利用一第三加熱單元加熱一第三模具單元至一第三鍛造溫度，將該第二次鍛造金屬胚件利用該第三模具單元以該第三鍛造溫度連續進行第三次溫鍛造，以形成一第三次鍛造金屬胚件。
5. 一種金屬構件溫鍛造系統，其包含： 一主模具體，其至少包含一第一容室及一第二容室；一第一模具單元，其設置於該主模具體之第一容室；一第一隔熱套筒裝置，其將該第一模具單元套置組合於該主模具體之第一容室；一第一加熱單元，其設置於該第一模具單元上，利用該第一加熱單元加熱該第一模具單元至一第一鍛造溫度；一第二模具單元，其設置於該主模具體之第二容室；一第二隔熱套筒裝置，其將該第二模具單元套置組合於該主模具體之第二容室；及一第二加熱單元，其設置於該第二模具單元上，利用該第二加熱單元加熱該第二模具單元至一第二鍛造溫度；其中將該金屬胚件利用該第一模具單元以該第一鍛造溫度進行第一次溫鍛造，以形成一初步鍛造金屬胚件，再將該初步鍛造金屬胚件利用該第二模具單元以該第二鍛造溫度連續進行第二次溫鍛造，以形成一第二次鍛造金屬胚件；其中該第一加熱單元及第二加熱單元分別加熱該第一模具單元及第二模具單元，且該第一隔熱套筒裝置及第二隔熱套筒裝置用以分別隔熱該第一模具單元及第二模具單元，以便精確控制該第一鍛造溫度及第二鍛造溫度，以節省該第一加熱單元及第二加熱單元之耗能。
6. 依申請專利範圍第5項所述之金屬構件溫鍛造系統，其中該第一模具單元或第二模具單元具有一切邊，以區分不同的模具。
7. 依申請專利範圍第5項所述之金屬構件溫鍛造系統，其中該第一模具單元包含至少一第一加熱孔，該第一加熱單元組裝於該第一加熱孔，而該第二模具單元包含至少一加熱孔，該第二加熱單元組裝於該第二加熱孔。
8. 依申請專利範圍第5項所述之金屬構件溫鍛造系統，其中該第一模具單元具有一第一溫度感測器，以量測該第一模具單元之第一鍛造溫度，該第二模具單元具有一第二溫度感測器， 以量測該第二模具單元之第二鍛造溫度。
9. 依申請專利範圍第8項所述之金屬構件溫鍛造系統，其中該第一模具單元包含一第一溫度感測孔，該第一溫度感測器組裝於該第一溫度感測孔，而該第二模具單元包含一第二溫度感測孔，該第二溫度感測器組裝於該第二溫度感測孔。
10. 依申請專利範圍第5項所述之金屬構件溫鍛造系統，另包含一第三模具單元及一第三加熱單元，利用該第三加熱單元加熱該第三模具單元至一第三鍛造溫度，將該第二次鍛造金屬胚件利用該第三模具單元以該第三鍛造溫度連續進行第三次溫鍛造，以形成一第三次鍛造金屬胚件。