一种多点加压的液态模锻方法技术

本发明专利技术公开了一种多点加压的液态模锻方法，包括以下步骤：S1，调整各补缩压头的位置和行程，使工件的每个热节位置都有一个与之相对应的补缩压头，各个补缩压头的行程大于相对应热节位置的密实压缩量；S2，将温度高于合金的液相线温度的合金液浇入模腔或与模腔连通的压室内；S3，迅速将模具闭合，并施加一个锁模力，使模具锁紧；S4，对合金液施压使其流动，充满整个模腔；S5，在工件的各个热节位置和压室位置，顺序或同时施加压力，使热节位置合金液加速凝固并流变补缩，直至完全凝固；S6，解除各个压力，打开模具，取出工件。该方法有效解决了大型复杂工件液锻的难题，具有投资小、工件内部无收缩缺陷、质量稳定、使用范围广的优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，包括以下步骤：S1，调整各补缩压头的位置和行程，使工件的每个热节位置都有一个与之相对应的补缩压头，各个补缩压头的行程大于相对应热节位置的密实压缩量；S2，将温度高于合金的液相线温度的合金液浇入模腔或与模腔连通的压室内；S3，迅速将模具闭合，并施加一个锁模力，使模具锁紧；S4，对合金液施压使其流动，充满整个模腔；S5，在工件的各个热节位置和压室位置，顺序或同时施加压力，使热节位置合金液加速凝固并流变补缩，直至完全凝固；S6，解除各个压力，打开模具，取出工件。该方法有效解决了大型复杂工件液锻的难题，具有投资小、工件内部无收缩缺陷、质量稳定、使用范围广的优点。【专利说明】
本专利技术涉及一种液态模锻方法，尤其涉及，用于金属材料大型复杂件的液态模锻，属于金属材料液态模锻领域。
技术介绍
液态模锻是一种正在推广应用的材料液态成形新技术，其特点是对浇入模腔的液态金属直接或间接加压，使其在压力作用下凝固成形。现有技术中的液态模锻，都假定液态金属象水一样，可以无限远地等值传递压力，因此，一般都只有一个加压位置。压力直接加在工件上的液态模锻称为直接液锻，压力首先加在工件外(一般是压室内)、间接地对工件进行加压的液态模锻称为间接液态模锻。无论间接液锻，还是直接液锻，都只有一个加压位置。因此，目前液态模锻只用于较简单零件的成形。对于大型复杂零件来说，其经常存在2个以上的热节位置，这些位置冷却较慢、凝固较晚，现有的液态模锻加压方式无法直接作用在这些热节位置上，导致这些位置的收缩难以补充，形成收缩缺陷。 事实上，液态金属是一种非牛顿流体，其流动过程会产生能量耗散，温度和压力会沿程降低，因此，对于大型复杂工件而言，只在一个位置加压，无法保证压力能够传递至工件的各个位置，特别是对于存在多个热节的复杂工件，一个位置加压无法实现各个热节位置都能得到补缩，成形工件内难免出现缩孔或缩松。 为了将现有液态模锻技术用于大型复杂零件成形，解决现有液态模锻技术不能解决具有多热节的复杂大型工件内部缩松和缩孔问题，提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有液态模锻技术不能实现多点加压，难以生产具有多个热节位置的复杂工件的问题，提供。 本专利技术提出的，包括以下关键步骤: (I)调整各补缩压头的位置和行程:调整补缩压头的位置和行程，使每个热节位置都有一个与之相对应的补缩压头，各个补缩压头的行程是各个热节位置的密实压缩量的2-10倍，各个补缩压头施压端面面积等于热节位置的横截面积0.5?1.0倍； (2)浇注:将温度高于液锻合金的液相线温度30-60°C的合金液在重力或附加压力作用下浇入模腔，或者将温度高于液锻合金的液相线温度50-100°C的合金液在重力或附加压力作用下浇入与模腔连通的压室内； (3)锁模充型:迅速将模具闭合，并施加一个锁模力，使模具锁紧； (4)加压充型:对压室内的合金液直接施压一个压力使其向模腔内流动，直至充满整个模腔，或者对模腔内的合金液直接施加一个压力，使其向模腔的其他地方流动，直至充满整个模腔；合金液向模腔内流动的速度为100?500mm/s ； (5)热节位置加压凝固与流变补缩:在工件的各个热节位置和压室位置，通过补缩压头顺序或同时施加压力，保压一定时间，使热节位置合金液加速凝固，缩短热节与非热节位置的凝固时间差，实现工件各处的同时凝固，并使热节位置的凝固层发生流变，实现对这些位置因降温和凝固发生的体收缩的补充(即补缩)，直至完全凝固时，解除压力；所加压力为液锻合金的固相线温度以下50°C时变形抗力的1.2?1.5倍；进一步的保压时间为根据平方根定律计算的工件完全凝固时间的1.1?1.5倍； (6)开模取件:首先解除各个热节位置的压力，再解除锁模力，打开模具，取出工件，进入后续的工序。 本专利技术具有如下优点: 1、可以进行大型复杂工件液锻成形。大型复杂工件通常都存在多个热节位置，如果不对各个热节位置分别加压补缩，则很难保证工件内部无收缩缺陷。本专利技术可以根据工件特点灵活调整加压位置和加压压力，并实现多点同时加压，使大型复杂工件液态模锻成为了现实。 2、使用范围广。该专利技术能够适用于多点同时加压、多点顺序加压等多种加压模式，适用于钢铁、铝合金、镁合金、钛合金等各种金属材料。 3、工件质量稳定可靠。由于在每个热节位置都有相应的压头加压液锻，工件内不会存在缩孔或缩松；同时，由于在热节位置直接加压，工件的热节凝固加快，整个工件趋于同时凝固，所以，液锻件内部的组织和性能均匀性好。 4、节约设备投资。对于大型工件来说，如果对工件整体施加一个大压力进行液锻来消除热节位置的缩松，则设备吨位会很大，相应地设备投资巨大。本专利技术采用多点加压，只对热节位置加压，因此液锻机吨位就可以显著减小，节约大量的设备投资。 【专利附图】【附图说明】 当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本专利技术以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定，其中: 图1是本专利技术实施例1提供的浇注和锁模完毕时的合模图； 图2是本专利技术实施例1提供的加压后合金液充满模腔时的合模图； 图3是本专利技术实施例1提供的加压凝固和补缩完成时的合模图。 其中，1-锁模压头，2-第一补缩压头，3-上模，4-第二补缩压头，5-第三补缩压头，6-第三热节位置，7-下模，8-充型压头，9-压室，10-第二热节位置，11-第一热节位置，12-工件。 【具体实施方式】 为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细的说明。 实现本专利技术应用的模具的组成部分主要包含有锁模压头、补缩压头、上模、下模、模腔、压室、充型压头。本专利技术提供的以下实施例中根据液体模锻的工件确定各个热节位置，本专利技术提及的多点加压是指对各个热节位置和压室位置进行加压。其中，热节因待加工工件的形状不同而个数也各不相同，热节位置为待加工工件的热节在模具上对应的位置。 本专利技术一种多点加压液态模锻技术的技术方案是，包括如下关键步骤: 步骤Si:调整补缩压头的位置和行程； 具体为:调整各个补缩压头的位置和行程，使之各自对应一个热节位置，各个补缩压头的行程是各个热节位置的密实压缩量的2-10倍，各个补缩压头施压端面面积等于热节位置的横截面积的0.5?1.0倍；在液态模锻领域中，所述密实压缩量是指为来进行补缩、得到致密的工件所必须的压缩行程。 步骤s2:将合金液浇注到模腔或与模腔连通的压室内； 具体为:将温度高于液锻合金的液相线温度30_60°C的合金液在重力或附加压力作用下浇入模腔，或者将温度高于液锻合金的液相线温度50-100°C的合金液在重力或附加压力作用下浇入与模腔连通的压室内。 例如:要液锻加工的工件的材料为A356铝合金，A356铝合金的液相线温度为615°C，本步骤具体为，将温度取值在645?675°C范围的A356铝合金液浇入模腔，或者将温度取值在665?715°C范围的A356铝合金液浇入压室内。 步骤s3:锁模充型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多点加压的液态模锻方法，其特征在于：步骤s1:根据工件的热节位置调整模具上的补缩压头的位置和行程；步骤s2:将温度高于液锻合金的液相线温度的合金液浇入模具上的模腔或与模腔连通的压室内；步骤s3:在模具的锁模压头上施加锁模力将模具锁紧，利用充型压头向所述模腔或所述压室内的合金液施加压力使其流动充满整个模腔；步骤s4:在所述热节或所述压室的位置，顺序或同时施加压力，使热节位置的合金液加速凝固，直至完全凝固；步骤s5:解除在所述热节位置或压室位置施加的压力，解除锁模压头上施加的锁模力，打开模具取出工件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邢书明，鲍培玮，郭莉军，李兰，敖晓辉，王井铃，邱常明，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11