高颈法兰的液锻成形方法及成形模具、成形装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高颈法兰的液锻成形方法及成形模具、成形装置。液锻成形方法包括以下步骤：步骤一，将金属液注入成形模具的上、下模之间的模腔中；步骤二，上模相对于下模下行而压缩模腔的盘成形部分，且挤压环在凹槽中滑动而压缩模腔的颈成形部分；步骤三，待液锻件冷却后，取出液锻件。本发明专利技术中模腔在压缩过程中，除了上模相对于下模下行的盘成形部分主压缩动作外，挤压环会在凹槽中相对于槽壁滑动，实现颈成形部分的附加压缩动作，这实际上是通过挤压环进一步加强了颈成形部分中金属液的受压，使得液锻件的颈部得到与盘部一样的致密度，改善了成形模具在高颈法兰颈部的施压效果。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种高颈法兰的液锻成形方法及成形模具、成形装置。液锻成形方法包括以下步骤：步骤一，将金属液注入成形模具的上、下模之间的模腔中；步骤二，上模相对于下模下行而压缩模腔的盘成形部分，且挤压环在凹槽中滑动而压缩模腔的颈成形部分；步骤三，待液锻件冷却后，取出液锻件。本专利技术中模腔在压缩过程中，除了上模相对于下模下行的盘成形部分主压缩动作外，挤压环会在凹槽中相对于槽壁滑动，实现颈成形部分的附加压缩动作，这实际上是通过挤压环进一步加强了颈成形部分中金属液的受压，使得液锻件的颈部得到与盘部一样的致密度，改善了成形模具在高颈法兰颈部的施压效果。【专利说明】高颈法兰的液锻成形方法及成形模具、成形装置
本专利技术涉及一种高颈法兰的液锻成形方法及成形模具、成形装置。
技术介绍
目前，法兰类零件一般是采用某种成形方法成形，然后对其制件进行机械加工以获得最终产品。普通法兰零件由环形的盘部和其上端同轴设置的颈部组成，其盘部和颈部的高度相近。高颈法兰的颈部高度(即颈部的顶面到盘部的底面之间的距离)远大于盘部高度(即盘部的顶面和底面之间的距离)。在传统工艺中，高颈法兰通常采用热压模锻的方法进行成形，如中国专利文献CN 104785706 A公开的高颈法兰模锻成型加工方法，即将加热后的棒料用自由锻液锤墩粗，再用模锻电液锤进行模锻，但该成形方法在实际使用中存在加工余量大、材料利用率低、工成本高等缺点。法兰零件非常适合采用液态模锻的方法成形，液态模锻具有省力节能和材料利用率高的特点，其制件的力学性能可以接近或达到同种合金的锻件水平。法兰类零件的液态模锻工艺是对浇入由凸模和凹模组成的模腔内的液态金属施以较高的机械压力，使其凝固时消除铸造缺陷并产生一定塑性变形，从而获得高质量制件的一种方法。具有省力节能和材料利用率高的特点，其制件的力学性能可以接近或达到同种合金的锻件水平。但是，常用的液态模锻模具只适合普通法兰零件的成形，而对于高颈法兰，特别是薄壁高颈法兰，则容易出现质量问题。在液态模锻过程中，液态金属向固态转变及后面的降温过程中，金属的体积有较大的收缩。因为法兰的颈部高度远大于盘部高度，其颈部高度的收缩量也远大于盘部高度的收缩量，对于普通的液态模锻，具有施压功能的凸模的各部分是同步下行的。这样，凸模对法兰颈部和盘部的施压效果会出现差异，造成法兰颈部的组织和性能低于盘部，引起法兰性能的不均匀。另一方面，目前普通的液态模锻浇注方法的定量精度不高，造成制件的精度降低，影响制件质量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种加强模具在对高颈法兰的颈部施压效果的高颈法兰的液锻成形方法，同时还提供了一种专用于实施该高颈法兰的液锻成形方法的成形模具和使用该成形模具的成形装置。为了实现以上目的，本专利技术中高颈法兰的液锻成形方法的技术方案如下: 高颈法兰的液锻成形方法，包括以下步骤: 步骤一，将金属液注入成形模具的上、下模之间的模腔中，模腔具有用于成形液锻件的盘部的盘成形部分和用于成形液锻件的颈部的颈成形部分，颈成形部分为处于盘成形部分上方或下方的圆环形的凹槽，凹槽的槽底设有上下滑动装配在凹槽中的挤压环； 步骤二，上模相对于下模下行而压缩模腔的盘成形部分，且挤压环在凹槽中相对于槽壁向槽口方向滑动而压缩模腔的颈成形部分，直至将模腔压缩到与液锻件形状匹配的最终位置，模腔中金属液在压力下发生流动、结晶和凝固收缩成形为液锻件； 步骤三，待模腔中液锻件冷却后，上模相对于下模上行而打开模腔，取出液锻件。步骤一中，模腔为上、下模相对闭合后的闭合模腔，且在金属液充满该闭合模腔后，停止金属液的注入。步骤二中，上模和挤压环相对于下模移动距离的比值等于液锻件的盘部和颈部的高度之比。本专利技术的成形模具的技术方案如下: 成形模具，包括上下相对的上、下模，上、下模之间具有用于容纳金属液的模腔，模腔具有用于成形液锻件的盘部的盘成形部分和用于成形液锻件的颈部的颈成形部分，盘成形部分为处于上模的底面和下模的顶面之间的环形空腔，颈成形部分为处于上模的底面或下模的顶面上的圆环形的凹槽，凹槽的槽底设有上下滑动装配在凹槽中的挤压环。颈成形部分为处于上模的底面上的凹槽，且挤压环的上方顶装有从上模的上方伸出的压杆，压杆的顶端用于连接与上模连接的液压机的活动横梁相对独立设置的液压机构。挤压环与凹槽的内圈壁面和外圈壁面中至少一个间隙配合，配合间隙为供颈成形部分中气体排出的排气间隙。上模包括用于连接在液压机的活动横梁上的上模座，上模座的下方固定有竖向延伸的环形压头，环形压头内沿上下方向滑动密封装配有下端可从环形压头的下端伸出的型芯，且上模座的处于环形压头的上端口之内的部分挡止在型芯的上方，所述上模的底面为环形压头的下环端面。上模座和型芯之间设有用于向下压动型芯的型芯弹簧;下模包括供环形压头的插入的顶部开口的凹模，凹模的底面为用于成形液锻件的盘部背向颈部一端的环端面的平面，凹模的内壁面用于与环形压头的外周面滑动密封配合。下模上设有供金属液自模腔下方的熔炉注满闭合后的模腔的模具流道，模具流道连通在模腔的下方，并在上模和/或下模上设有用于在金属液向模腔中注入时打开、在金属液停止向模腔注入时关闭的控制阀。本专利技术的成形装置的技术方案如下: 成形装置，包括熔炉及其上通过输送管连接的成形模具，成形模具的模腔通过输送管连通熔炉的炉腔，成形模具的模腔处于上、下模之间，模腔具有用于成形液锻件的盘部的盘成形部分和用于成形液锻件的颈部的颈成形部分，盘成形部分为处于上模的底面和下模的顶面之间的环形空腔，颈成形部分为处于上模的底面或下模的顶面上的圆环形的凹槽，凹槽的槽底设有上下滑动装配在凹槽中的挤压环。本专利技术中模腔在压缩过程中，除了上模相对于下模下行的盘成形部分主压缩动作夕卜，挤压环会在凹槽中相对于槽壁滑动，实现颈成形部分的附加压缩动作，这实际上是通过挤压环进一步加强了颈成形部分中金属液的受压，使得液锻件的颈部得到与盘部一样的致密度，改善了成形模具在高颈法兰颈部的施压效果，提高了液锻件的成品质量。进一步的，金属液是在注满闭合模腔时停止注入的，即通过低压铸造的方式向闭合模腔中注入金属液，再通过液态模锻的方式使金属液在一定压力下发生流动、结晶和凝固收缩成形为液锻件，这样可通过闭合模腔的容积控制金属液的进液量，从而实现定量浇注，无需额外设置定量浇注装置，从而缩短了工艺步骤、简化了成形装置的结构。与开模状态进行定量浇注方法相比，闭模注入可以缩短上模下行时间，对高颈薄壁零件的成形非常有利。【附图说明】图1是本专利技术的成形装置的实施例的结构示意图； 图2是图1中液锻件的结构示意图。附图中，液锻件1、挤压环2、型芯3、阀杆4、阀杆弹簧5、型芯弹簧6、内压头7、外压头8、压杆9、固定套10、上模座11、铸液12、导管13、凹模底板14、凹模15、水冷套16、下模座17、输送管18、注气管19、金属液20、熔炉21、筒体颈部22、盘部23、横流道a。【具体实施方式】本专利技术中成形装置的实施例:如图1所示，该成形装置是一种带有内法兰的铝合金高颈法兰零件的成形装置，主要由成形模具和低压浇注系统两部分组成。待制备的液锻件的结构如图2所示，该液锻件由环形的盘部23及其上端同轴设置的筒体颈部22组成。成形模具主要由上下相对设置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
高颈法兰的液锻成形方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将金属液注入成形模具的上、下模之间的模腔中，模腔具有用于成形液锻件的盘部的盘成形部分和用于成形液锻件的颈部的颈成形部分，颈成形部分为处于盘成形部分上方或下方的圆环形的凹槽，凹槽的槽底设有上下滑动装配在凹槽中的挤压环；步骤二，上模相对于下模下行而压缩模腔的盘成形部分，且挤压环在凹槽中相对于槽壁向槽口方向滑动而压缩模腔的颈成形部分，直至将模腔压缩到与液锻件形状匹配的最终位置，模腔中金属液在压力下发生流动、结晶和凝固收缩成形为液锻件；步骤三，待模腔中液锻件冷却后，上模相对于下模上行而打开模腔，取出液锻件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨茜，杨永顺，虞跨海，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南;41