一種鋁合金等溫?zé)徵厰D復(fù)合成形模具及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬制備成形技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種等溫成形條件下，鋁合金熱鐓擠復(fù)合體積成形模具及方法，特別適合具有大截面比、且一端為異形形狀的鋁合金鍛件的制坯成形。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)具有異形端頭部的中、小長軸類鍛件的制坯方法往往采用先擠出桿部、后鐓粗頭部的兩工序、普通鍛造成形方法，每步成形工序都需要設(shè)計(jì)專門的模具，坯料要經(jīng)過兩次加熱并且兩工序之間跟隨多道輔助工序，比如:打磨、吹砂、腐蝕、清洗等等。傳統(tǒng)的成形方式一方面增加了生產(chǎn)周期與成本，并且先成形的坯料桿部在隨后的鐓頭工序中不再參與塑性變形，而完全處于空燒狀態(tài)，極易造成晶粒長大；另外，普通鍛操作過程難以穩(wěn)定控制毛坯的實(shí)際成形溫度，常造成鍛件溫度波動(dòng)過大，以上因素均會(huì)惡化鍛件的冶金質(zhì)量及力學(xué)性能。
[0003]傳統(tǒng)擠壓模具的成形型腔往往采用組合設(shè)計(jì)的方式，擠壓件的端頭部與桿部分別由不同模具部件成形，由于兩部分型腔轉(zhuǎn)接處無法實(shí)現(xiàn)自然、平滑過渡，常導(dǎo)致擠壓件轉(zhuǎn)接過渡區(qū)的幾何尺寸與表面質(zhì)量較差。
[0004]傳統(tǒng)擠壓模及鐓頭模在服役過程中，坯料與模具表面間的粘著容易引起型腔部件上下竄動(dòng)，影響生產(chǎn)，甚至損壞模具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和缺陷，提供一種鋁合金等溫?zé)徵厰D復(fù)合成形模具及方法。
[0006]本發(fā)明所提出的等溫成形方法可以減少人為操作因素所導(dǎo)致的坯料成形溫度波動(dòng)，進(jìn)而有效改善制品的成形質(zhì)量、避免各種成形缺陷。通過合理的模具設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)一次完成異形端頭部的鐓粗成形及圓桿部位的擠出，具有成形工藝及模具結(jié)構(gòu)簡單，材料利用率高，成形尺寸精度好，制件組織均勻，節(jié)省生產(chǎn)周期及成本等優(yōu)點(diǎn)。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0008]—種鋁合金等溫?zé)徵厰D復(fù)合成形模具，包括上模和下模，所述下模包括頂桿9和模套8，所述模套8為下端圓周設(shè)有外凸肩的桶狀形，底端面開有中心孔，側(cè)壁上部沿圓周等分均布有多個(gè)螺紋通孔，自凸肩沿軸線的側(cè)壁上套裝有加熱器5，模套8內(nèi)自下而上依次疊置開有中心通孔、截面為T型、下端穿出模套8中心孔的墊塊7，和設(shè)有與墊塊7同軸的上大下小階梯孔，且下端圓周設(shè)有外凸肩的型腔2，所述型腔2外圓上套裝有與之相配合的擠壓筒4，所述擠壓筒4的外圓壁上對應(yīng)模套8螺紋孔位處設(shè)有一環(huán)形凹槽，其上端面上設(shè)有一盲孔，盲孔中安置有熱電偶3 ;所述頂桿9自下而上插配在墊塊7的中心孔中。
[0009]上述所述的擠壓筒4和墊塊7的端面上還各自分別設(shè)有用于吊裝的兩個(gè)螺紋孔。
[0010]上述所述的擠壓筒4和墊塊7的外圓與所述的模套8的內(nèi)圓之間還設(shè)有單邊間隙，間隙值優(yōu)選為0.03-0.05_。
[0011]上述所述的環(huán)形凹槽的截面形狀為矩形。
[0012]上述所述的多個(gè)螺紋通孔的優(yōu)選數(shù)為3個(gè)，螺紋通孔還設(shè)有沉孔。
[0013]上述所述的上大下小階梯孔的上端設(shè)有倒角，大小孔之間轉(zhuǎn)接處設(shè)有圓弧過渡，下小孔端為喇叭形，角度優(yōu)選為2?3°。所述的上大下小階梯孔的上大孔為異形孔或非異形孔中的任一種，下小孔為圓孔。
[0014]上述所述的型腔2與擠壓筒4的配合為過盈配合。
[0015]上述所述的加熱器5由加熱電阻絲和保溫石棉材料構(gòu)成。
[0016]上述所述的上模1、型腔2和擠壓筒4的材質(zhì)為H13熱作模具鋼，熱處理硬度為HRC48-52，所述的墊塊7、模套8和頂桿9的材質(zhì)為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼，硬度HRC30?40。
[0017]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的另一技術(shù)方案是:
[0018]—種使用鋁合金等溫?zé)徵厰D復(fù)合成形模具鐓擠復(fù)合成形制件的方法，包括以下步驟:
[0019]1、將本發(fā)明的模具固定在壓力機(jī)工作臺上，頂桿9與壓力機(jī)頂出系統(tǒng)連接，根據(jù)設(shè)計(jì)要求調(diào)整頂桿9的頂出高度；將熱電偶3和加熱器5與外置的控溫系統(tǒng)相連，設(shè)定加熱器5溫度范圍為430°C?460°C ；
[0020]2、采用二硫化鉬潤滑劑潤滑型腔2的模腔部分與上模I的刃口部分，先將鋁合金棒料加熱至始鍛溫度范圍為430°C?460°C，按1.5分鐘/mm計(jì)算鋁合金棒料的保溫時(shí)間進(jìn)行保溫，再將加熱后的鋁合金棒料放入模具的型腔2中，保溫I?2分鐘后，操控壓力機(jī)帶動(dòng)上模I下行，鐓擠鋁合金棒料使其端頭部分達(dá)到設(shè)計(jì)高度尺寸后，操控上模I回程，完成鋁合金棒料的成形過程；
[0021]3、待上模I停在壓力機(jī)行程上位后，操控壓力機(jī)頂出系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)頂桿9，將成形制件從型腔2中頂出。
[0022]本發(fā)明的鋁合金等溫?zé)徵厰D復(fù)合成形模具及方法的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0023]1.本發(fā)明的模具結(jié)構(gòu)簡單，功能優(yōu)良，由于采用了等溫成形方式減小了坯料的溫度波動(dòng)，提高了其塑性變形能力，簡化了成形工序，降低了生產(chǎn)周期與成本，改善了制件的組織，提高了制件的尺寸精度與表面質(zhì)量。
[0024]2.本發(fā)明由于坯料整體參與塑性變形，有助于改善制件的組織均勻性及力學(xué)性會(huì)K。
[0025]3.本發(fā)明的模具其模套內(nèi)壁與內(nèi)部組件之間采用一定的裝配精度，以保證整個(gè)工作部分的同軸度。
[0026]4.本發(fā)明的模具型腔部分由于采用了整體式設(shè)計(jì)，制件成形表面及尺寸完全受型腔約束與控制，保證了其尺寸精度與表面質(zhì)量。
[0027]5.本發(fā)明的模具型腔與擠壓筒之間采用了適當(dāng)過盈配合，使型腔建立起一定的預(yù)緊壓應(yīng)力，該預(yù)緊力可部分抵消成形過程中的漲模力，顯著提高成形型腔的疲勞壽命與承載強(qiáng)度。
[0028]6.本發(fā)明的模具利用螺栓穿過模套側(cè)壁上的螺紋孔并嵌入擠壓筒的凹槽中，可防止擠壓筒與鑲塊在坯料鐓擠過程中的上下竄動(dòng)。
[0029]7.本發(fā)明的模具模套內(nèi)部各組件端面加工有螺紋孔，便于細(xì)長螺桿旋入，進(jìn)而方式吊裝，便于部件取放。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明的模具構(gòu)造示意圖，
[0031]圖2為上模主視圖，
[0032]圖3為上模仰視圖，
[0033]圖4為型腔主剖視圖，
[0034]圖5為型腔俯視圖，
[0035]圖中，I 一上模，2—型腔，3—熱電偶，4一擠壓筒，5—加熱器，6—螺栓，7—墊塊，8—模套，9 一頂桿。
【具體實(shí)施方式】
[0036]為使本發(fā)明的目的和技術(shù)方案更加清楚，下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的一種鋁合金等溫?zé)徵厰D復(fù)合成形模具及方法的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0037]如圖1至圖5所示，為本發(fā)明的一種鋁合金等溫?zé)徵厰D復(fù)合成形模具，包括上模和下模，所述下模包括頂桿9和模套8，所述模套8為下端圓周設(shè)有外凸肩的桶狀形，底端面開有中心孔，側(cè)壁上部沿圓周等分均布有3個(gè)帶沉孔的螺紋通孔，自凸肩沿軸向的側(cè)壁上套裝有由加熱電阻絲和保溫石棉材料構(gòu)成的加熱器5，模套8