一种基于冲孔用剪切模具的铝合金锻环制造方法技术

一种基于冲孔用剪切模具的铝合金锻环制造方法，它涉及一种铝合金锻环制造方法；本发明专利技术的目的是要效解决铝合金在锻环生产过程中生产周期长，降低了人工成本和能源消耗。其制造方法有：一、新型剪切模具的材料选择；二、新型剪切模具的设计；三、铸造铝合金铸锭；四、毛坯的自由锻造；五、锻件的实心模具冲孔；六、锻件的新型剪切模具冲孔；七、锻件的环锻；八、锻件的机加。本发明专利技术的优点在于：用本方法制造有效解决了生产周期长，降低了人工成本和能源消耗。对我国国防实力的加强具有重大的政治意义和巨大的社会效益。本发明专利技术应用于铝合金领域。

A Manufacturing Method of Aluminum Alloy Forging Ring Based on Shearing Die for Punching

A manufacturing method of aluminium alloy forging ring based on punching shearing die relates to a manufacturing method of aluminium alloy forging ring. The aim of the present invention is to effectively solve the problem of long production cycle of aluminium alloy in the production process of forging ring, and reduce the labor cost and energy consumption. Its manufacturing methods include: 1. material selection of new shearing dies; 2. design of new shearing dies; 3. casting aluminium alloy ingots; 4. free forging of blanks; 5. punching of solid dies for forgings; 6. punching of new shearing dies for forgings; 7. ring forging of forgings; 8. machine addition of forgings. The advantages of the invention are that the manufacturing method effectively solves the long production cycle and reduces the labor cost and energy consumption. It has great political significance and great social benefits to strengthen our national defense strength. The invention is applied to the field of aluminium alloy.

【技术实现步骤摘要】
一种基于冲孔用剪切模具的铝合金锻环制造方法
本专利技术涉及一种基于冲孔用新型剪切模具的铝合金锻环制造方法。
技术介绍
随着我国航空航天事业的发展，多规格铝合金锻环以重量轻、抗腐蚀、结构刚度大、断裂韧性好等特点赢得越来越多市场。目前，铝合金锻环的生产工艺的冲孔环节中，所使用的方法为实心冲头模具冲出中心孔。然后，在自由锻造机上进行环锻。这种实心冲头模具虽可满足生产的需求，但采用实心冲头模具冲孔过程为热加工(铝合金温度为360℃以上)，由于冲孔过程中的剪切力，导致实心冲头模具冲掉毛坯料芯部后会出现中心孔周边的不平整现象，在冲孔后需要进行机械加工才可以进入下一道工序，否则会将冲孔过程中导致的缺陷带入产品内部。机械加工这一过程大大增加了人工成本和能源消耗，并且一定程度上使生产周期增长。
技术实现思路
本专利技术目的是为了提供一种基于冲孔用新型剪切模具的铝合金锻环制造方法，以提高铝合金在锻环生产过程中的效率以及降低生产成本、减少生产周期。本专利技术的一种基于冲孔用剪切模具的铝合金锻环制造方法，所述的制造方法按以下步骤实现：一、剪切模具所使用材料的选择：选用5CrNiMo热作模具钢，要求化学成分如下：碳：0.50～0.60；硅≤0.04；锰：0.50～0.80；硫≤0.030；磷≤0.030；铬：0.50～0.80；镍：允许残余含量≤0.25；铜：允许残余含量≤0.30；钼：0.15～0.30；二、剪切模具：剪切模具是由两个部分组成分别为上模具和下模具，所述的上模具为中间开有通孔的圆台结构，下模具为中间开有通孔的圆盘结构；所述的下模具通孔直径大于上模具最大直径；三、铝合金铸锭：对铝合金铸锭进行清洗，得到表面清洁的铝合金铸锭；四、锻件所需毛坯的自由锻造条件：对步骤三清洗后的铝合金铸锭进行锻造，锻造温度为380℃～430℃，保温时间为4～6小时，自由锻造时平砧温度要求300℃～350℃，经多次镦粗拔长工艺进行自由锻造，而后得到待冲中心孔毛坯；五、锻件的实心模具冲孔：将步骤四得到的毛坯置于3000吨自由锻造机上将毛坯先使用平砧及实心冲头、空心漏盘模具配合，在开锻温度为380℃～430℃的条件下，在毛坯中心冲出中心孔，而后使用平砧进行中心孔平整；六、锻件的剪切模具冲孔：在步骤五的毛坯冲孔后，在毛坯温度不低于390℃的情况下，使用步骤二的剪切模具在以冲中心孔位置进行再次冲孔，将原有实心冲头模具冲孔的周边缺陷进行剪切与毛坯本体分离，在此过程中对剪切模具内部进行充分润滑；七、锻件的环锻：将步骤六冲孔完成的坯料，在保证开锻温度为380℃～430℃的前提下，在3000吨自由锻造机上进行，按规定尺寸使用马架及环锻用芯轴进行马架扩孔环锻，环锻用芯轴温度要求300℃～350℃；八、锻件的机加：锻件在立式车床上按图纸要求进行锻环内外径表面机械加工，在卧式铣床上进行上下表面机械加工。本专利技术包含以下有益效果：本专利技术制造的铝合金锻环不仅满足标准要求，而且提高了锻环的整体生产周期，降低了锻环的生产成本及能源损耗，最大程度的减少了由于原有方式冲孔后引入的折叠等缺陷，本专利技术步骤六使用剪切模具后与原来不适用剪切模具进行对比，可减少待毛坯冷却至室温后进行对内孔的初步机加工序和机加完成后再次对毛坯加热的工序，从而降低生产成本和能源消耗，满足铝合金环形锻件的要求。附图说明图1为步骤二中剪切模具上模结构示意图；图2为步骤二中剪切模具下模结构示意图；图3为步骤二中剪切模具整体结构示意图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式一种基于冲孔用新型剪切模具的铝合金锻环制造方法，所述的制造方法按以下步骤实现：一、剪切模具所使用材料的选择：选用5CrNiMo热作模具钢，要求化学成分如下：碳C：0.50～0.60；硅Si≤0.04；锰Mn：0.50～0.80；硫S≤0.030；磷P≤0.030；铬Cr：0.50～0.80；镍Ni：允许残余含量≤0.25；铜Cu：允许残余含量≤0.30；钼Mo：0.15～0.30；二、剪切模具设计：新型剪切模具是由两个部分组成分别为上模具和下模具(如图1至3所示)；三、铝合金铸锭要求：所选用铝合金铸锭中元素的质量百分比要求符合GB/T3190-2008变形铝及铝合金化学成分中的相关规定，得到清洗后的表面清洁的铝合金铸锭，铸锭的加热温度为380℃～430℃，保温时间为4～6小时；四、锻件所需毛坯的自由锻造：毛坯加热温度为380℃～430℃，保温时间为4～6小时，自由锻造时平砧温度要求300℃～350℃，毛坯按照锻五工艺(即镦粗→一次拔长→一次多方锻→二次拔长→二次多方锻)，锻至冲中心孔用毛坯，即在3000吨自由锻造机上用毛坯模对毛坯进行制坯，平砧温度要求300℃～350℃，进行锻造；五、锻件的实心模具冲孔：毛坯的开锻温度为380℃～430℃，在3000吨自由锻造机上将毛坯先使用平砧及实心冲头、空心漏盘模具配合，在毛坯中心冲出中心孔；六、锻件的新型剪切模具冲孔：在保证步骤五中的冲孔后毛坯温度不低于390℃的情况下，使用新型剪切模具在以冲中心孔位置进行再次冲孔，将原有实心冲头模具所冲中心孔的进行剪切修整与毛坯本体分离，在此过程中对剪切模具内部进行充分润滑；七、锻件的环锻：将步骤六冲孔完成的坯料，在保证开锻温度为380℃～430℃的前提下，在3000吨自由锻造机上进行，按规定尺寸使用马架及环锻用芯轴进行马架扩孔环锻，环锻用芯轴温度要求300℃～350℃；八、锻件的机加：锻件在立式车床上按图纸要求进行锻环内外径表面机加，在卧式铣床上进行上下表面机加。本实施方式步骤四中在水压机上按锻五工艺锻造毛坯时，中间的拔长工艺要拔到规定尺寸，以利于锻件的低倍组织和性能。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤四中锻件毛坯的锻造在拔长工序时锻五工艺中的两步拔长步骤每步完成后毛坯的直径均要求达到0.4～0.45倍的该毛坯长度。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一至二不同的是：步骤四中毛坯锻造按照锻五工艺完成的，所述的锻五工艺为：首先，镦粗；其次，一次拔长；再次，一次多方锻；然后，二次拔长；最后，二次多方锻。其它步骤及参数与具体实施方式一至二之一相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤四中所述的自由锻造是指：3000吨自由锻造机上用毛坯模对毛坯进行制坯，平砧温度要求300℃～350℃，进行锻造得到圆饼型毛坯。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤七中环锻用芯轴温度要求320℃～350℃。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所选用铝合金铸锭中元素的质量百分比要求符合GB/T3190-2008变形铝及铝合金化学成分中的相关规定。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。通过以下实施例验证本专利技术的有益效果：实施例1本实施例航天用5A06铝合金环形锻件的生产方法按下列步骤实施：一、剪切模具所使用材料的选择：选用5CrNiMo热作模具钢作为模具制作材料，要求化学成分如下：碳C：0.50～0.60；硅Si≤0.04；锰Mn：0.50～0.80；硫S≤0.030；磷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于冲孔用剪切模具的铝合金锻环制造方法，其特征在于它是按以下步骤实现：一、剪切模具所使用材料的选择：选用5CrNiMo热作模具钢，要求化学成分如下：碳：0.50～0.60；硅≤0.04；锰：0.50～0.80；硫≤0.030；磷≤0.030；铬：0.50～0.80；镍：允许残余含量≤0.25；铜：允许残余含量≤0.30；钼：0.15～0.30；二、剪切模具：剪切模具是由两个部分组成分别为上模具和下模具，所述的上模具为中间开有通孔的圆台结构，下模具为中间开有通孔的圆盘结构；所述的下模具通孔直径大于上模具最大直径；三、铝合金铸锭：对铝合金铸锭进行清洗，得到表面清洁的铝合金铸锭；四、锻件所需毛坯的自由锻造条件：对步骤三清洗后的铝合金铸锭进行锻造，锻造温度为380℃～430℃，保温时间为4～6小时，自由锻造时平砧温度要求300℃～350℃，经多次镦粗拔长进行自由锻造，而后得到待冲中心孔毛坯；五、锻件的实心模具冲孔：将步骤四得到的毛坯置于3000吨自由锻造机上将毛坯先使用平砧及实心冲头、空心漏盘模具配合，在开锻温度为380℃～430℃的条件下，在毛坯中心冲出中心孔，而后使用平砧进行中心孔平整；六、锻件的剪切模具冲孔：在步骤五的毛坯冲孔后，在毛坯温度不低于390℃的情况下，使用步骤二的剪切模具在以冲中心孔位置进行再次冲孔，将原有实心冲头模具冲孔的周边缺陷进行剪切与毛坯本体分离，在此过程中对剪切模具内部进行充分润滑；七、锻件的环锻：将步骤六冲孔完成的坯料，在保证开锻温度为380℃～430℃的前提下，在3000吨自由锻造机上进行，按规定尺寸使用马架及环锻用芯轴进行马架扩孔环锻，环锻用芯轴温度要求300℃～350℃；八、锻件的机加：锻件在立式车床上按图纸要求进行锻环内外径表面机械加工，在卧式铣床上进行上下表面机械加工。...

【技术特征摘要】
1.一种基于冲孔用剪切模具的铝合金锻环制造方法，其特征在于它是按以下步骤实现：一、剪切模具所使用材料的选择：选用5CrNiMo热作模具钢，要求化学成分如下：碳：0.50～0.60；硅≤0.04；锰：0.50～0.80；硫≤0.030；磷≤0.030；铬：0.50～0.80；镍：允许残余含量≤0.25；铜：允许残余含量≤0.30；钼：0.15～0.30；二、剪切模具：剪切模具是由两个部分组成分别为上模具和下模具，所述的上模具为中间开有通孔的圆台结构，下模具为中间开有通孔的圆盘结构；所述的下模具通孔直径大于上模具最大直径；三、铝合金铸锭：对铝合金铸锭进行清洗，得到表面清洁的铝合金铸锭；四、锻件所需毛坯的自由锻造条件：对步骤三清洗后的铝合金铸锭进行锻造，锻造温度为380℃～430℃，保温时间为4～6小时，自由锻造时平砧温度要求300℃～350℃，经多次镦粗拔长进行自由锻造，而后得到待冲中心孔毛坯；五、锻件的实心模具冲孔：将步骤四得到的毛坯置于3000吨自由锻造机上将毛坯先使用平砧及实心冲头、空心漏盘模具配合，在开锻温度为380℃～430℃的条件下，在毛坯中心冲出中心孔，而后使用平砧进行中心孔平整；六、锻件的剪切模具冲孔：在步骤五的毛坯冲孔后，在毛坯温度不低于390℃的情况下，使用步骤二的剪切模具在以冲中心孔位置进行再次冲孔，将原有实心冲头模具冲孔的周边缺陷进行剪切与毛坯本体分离，在此过程中对剪切模具内部进行充分润滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡天龙，杨瑞青，刘洪雷，高永强，徐磊，石钰，于峰，满正良，王洪军，张诗泽，姜春艳，
申请(专利权)人：东北轻合金有限责任公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23