金属液态填充、塑性流动复合模锻工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种金属液态填充、塑性流动复合模锻工艺，采用锻模系统完成该工艺，该工艺包括：在一个模具形腔中，液态或半固态金属首先在第一压力作用下完成充型、凝固，获得与成形零件形状的毛坯；施加第二压力后已成形金属会迫使一些活动模块产生移动，释放出一些模具空间，同时使预段毛坯在压力作用下实现了真正意义上的塑性变形，最后获得成形零件，其中，第一压力值小于第二压力值。

Metal liquid filling and plastic flow composite die forging technology

The invention relates to a liquid metal filling and plastic composite forging process flow, the forging die system to complete the process, the process includes: in a mould cavity, liquid or semi-solid metal first complete filling and solidification under pressure in the first, obtain the blank and forming part of the shape of the applied pressure; second has metal forming will force some activities module moves, release some of the mold space, while the pre segment blank under pressure plastic deformation is realized in the true sense, finally forming parts, wherein the first pressure value is less than second pressure value.

【技术实现步骤摘要】
金属液态填充、塑性流动复合模锻工艺
本专利技术涉及一种金属液态填充、塑性流动复合模锻工艺。
技术介绍
液态模锻虽然综合了传统铸造、锻造的优点，但仍然是以凝固为主的成形，因此与固态模锻生产出的锻件相比在性能上仍然存在着一定的差距，主要原因是塑性变形量小，组织状态不是经变形的细晶组织。为了提高两种成形技术制件的性能，近年来一些学者提出采用先铸造制坯，然后进行普通热模锻，这种方法只适用于简单形状零件，主要目的是节约材料。有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种金属液态填充、塑性流动复合模锻工艺，使其更具有产业上的利用价值。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种提高和精确控制液态模锻制件组织性能的金属液态填充、塑性流动复合模锻工艺。本专利技术金属液态填充、塑性流动复合模锻工艺，用于制备T型件，所述的工艺需采用T型件成型系统完成，其中所述的T型件成型系统包括：锻模模具、压力控制装置，所述锻模模具至少包括T型成组件，所述T型成组件包括：凸模、左凹模、右凹模以及左滑块、右滑块，在所述的左滑块、右滑块上分别压设有的液压活塞；所述压力控制装置控制所述的左滑块、右滑块的移动，并通过调节压力控制装置的压力大小实现不同的速度；所述的工艺至少包括如下步骤：锻模模具进行预热，预热温度为250℃±10℃；根据6061铝合金的液相温度确定浇筑温度，将熔融成液相的金属倒入容置液态6061铝合金的空腔内，液态金属液填充T型件轴线垂直的圆柱体，在第一压力下进行液态填充，冲头压力小于或等于压在左滑块、右滑块上的液压活塞，冲头加载速度为15mm/s，冲头加载完成后保压20s，6061铝合金凝固后在第二压力下继续加载冲头，使已凝固的金属部分推动所述的左滑块、右滑块向外移动，所述的左滑块、右滑块到达设定位置后，停止冲头加载，通过塑性变形完成两个轴线水平不等径地圆柱部分的成形；其中，第一压力小于第二压力。进一步地，所述锻模模具包括下模板通过螺塞固定在下模板上的垫板，对置在所述垫板上的凹模固定套，所述左凹模、右凹模分别通过左法兰、右法兰连接在所述凹模固定套上，所述左滑块设置在所述左凹模上，所述右滑块设置在所述右滑块上，在所述的左滑块、右滑块上分别压设有的液压活塞，所述的凸模与左凹模、右凹模单边间隙为0.06至0.1mm；还包括上模板通过螺栓固定在上模板上的凸模固定板，所述凸模固定板和上模板之间设有凸模垫板。进一步地，在凹模与凹模模套之间设有斜度。进一步地，压力控制装置包括：油箱、液压泵、溢流阀、节流阀、换向阀和液压缸；启动后，通过节流阀调节油压的压力，以不同地速率带动油缸活塞移动，直到满足压力机继续施压后的行程为止，压力控制装置由两个油缸来控制左、右两个滑块。进一步地，还包括固定连接装置，所述固定连接装置包括：平行间距设置的固定环和移动环，所述的固定环、移动环均与两根导柱连接，所述导柱上设有螺纹，所述移动环上套设有导套，所述导套内设有于所述导柱上螺纹配合的螺纹，所述导套下方的导柱上设有螺母，所述的移动环通过两根带螺纹的导柱和螺母支撑起来，所述压力控制装置的液压缸设置在所述移动环上，所述移动环可通过螺纹调节高度，控制液压缸的中心与锻模模具的左、右滑块的中心在同一水平高度。进一步地，T型件成型系统还包括：液压机、加热炉、温控仪、可控硅温度仪；采用可控温度仪和开式加热炉做为加热熔化金属，开式加热炉的功率为10kw，温度传感器材料为镍铬-镍硅合金，采用4根电阻丝加热模具；在电阻丝内外加装瓷管，并在加热时包裹耐火的石棉材料来减少模具与环境的热交换；采用XMT-101数显温度控制仪器测量模具的温度，温度控制装置的测量范围是1-1300摄氏度，误差小于等于1摄氏度；线圈电压380V，可以实现过电压和过电流保护；所述液压机为2000KN液态模锻液压机。进一步地，采用机油石墨润滑剂对所述锻模模具进行润滑，将质量分数为5％的石墨粉加入到质量分数为95％的机油中，均匀搅拌后用喷枪喷涂在模具型腔表面，其厚度为0.05-0.1mm。进一步地，所述第一压力为10MPa、20MPa或30MPa；所述T型成组件的材质为5CrNiMo。进一步地，还包括将T型件固溶在温度525℃保温了2个小时，取出后淬火，再在175℃时效8小时，对所述T型件进行硬度测试。借由上述方案，本专利技术金属液态填充、塑性流动复合模锻工艺至少具有以下优点：在一个模具形腔中，液态金属首先在一个较低压力作用下完成充型、凝固，获得与成形零件形状相近的毛坯；继续增加压力后已成形金属会迫使一些活动模块产生移动，释放出一些模具空间，同时使预段毛坯在压力作用下实现了真正意义上的塑性变形，最后获得成形零件。此技术对提高和精确控制液态和半固态模锻制件组织性能有重要意义，为汽车轻量化和重型机械、武器装备采用轻质6061铝合金制件提供一项高效、节能的近净成形技术奠定理论基础。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1是本专利技术模锻模具的结构示意图；图2是本专利技术压力控制装置的结构示意图；图3是本专利技术固定连接装置的结构示意图；图4是本专利技术本专利技术不同侧缸压力下的硬度-位置曲线；1-上模板；2-凸模垫板；3-凸模；4-凸模固定板；5、10、17-螺栓；6、9-左、右凹模；7、13-左、右滑块；8、11-左、右法兰；12-液压活塞；14-凹模固定套；15-垫板；16-下模板；21-油箱；22-液压泵；23-溢流阀；24-节流阀；25-换向阀；26-液压缸；31-移动环；32-导柱；33-导套；35-固定环；36-螺母；37-止转销定。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。参见图1至图4，本专利技术一较佳实施例所述的一种金属液态填充、塑性流动复合模锻工艺，工艺包括：在一个模具形腔中，液态或半固态金属首先在第一压力作用下完成充型、凝固，获得与成形零件形状的毛坯；施加第二压力后已成形金属会迫使一些活动模块产生移动，释放出一些模具空间，同时使预段毛坯在压力作用下实现了真正意义上的塑性变形，最后获得成形零件，其中，第一压力值小于第二压力值。本实施例选择形状简单的T形件做为一体化模锻的典型件，液态或半固态充填轴线垂直的圆柱体，两个轴线水平不等径的圆柱部分是在充填金属凝固后通过塑性变形而成。一体化成形过程中即要完成液态或半固态充填又要完成塑性变形，所以对成形装置要求较高，较复杂。本实施例一体化模锻系统，包括三个主要部分：模具部分、压力控制装置、固定连接装置。模具部分是成形装置的主体；压力控制装置控制活动滑块的移动，并通过调节其压力大小实现不同的速度；固定连接装置是将模具与压力控制装置连接起来并使模具活动型芯与液压缸匹配合适。模具设计的要点如下：(1)成形零件的模具材料液态和半固态模锻成形过程中，成形零件与熔融金属接触，要吸收大量的热量,因此可能因为温度过高而导致强度降低，这就要求选用的材料具有一定的强度、耐热性和耐蚀性。对模具钢进行适当的热处理以提高硬度，如果硬度不够，模具可能损伤。本试验成形零件选择5CrNiMo。(2)凸、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属液态填充、塑性流动复合模锻工艺，用于制备T型件，其特征在于，所述的工艺需采用T型件成型系统完成，其中所述的T型件成型系统包括：锻模模具、压力控制装置，所述锻模模具至少包括T型成组件，所述T型成组件包括：凸模、左凹模、右凹模以及左滑块、右滑块，在所述的左滑块、右滑块上分别压设有的液压活塞；所述压力控制装置控制所述的左滑块、右滑块的移动，并通过调节压力控制装置的压力大小实现不同的速度；所述的工艺至少包括如下步骤：锻模模具进行预热，预热温度为250℃±10℃；根据6061铝合金的液相温度确定浇筑温度，将熔融成液相的金属倒入容置液态6061铝合金的空腔内，液态金属液填充T型件轴线垂直的圆柱体，在第一压力下进行液态填充，冲头压力小于或等于压在左滑块、右滑块上的液压活塞，冲头加载速度为15mm/s，冲头加载完成后保压20s，6061铝合金凝固后在第二压力下继续加载冲头，使已凝固的金属部分推动所述的左滑块、右滑块向外移动，所述的左滑块、右滑块到达设定位置后，停止冲头加载，通过塑性变形完成两个轴线水平不等径地圆柱部分的成形；其中，第一压力小于第二压力。

【技术特征摘要】
2017.04.13 CN 20171023982671.一种金属液态填充、塑性流动复合模锻工艺，用于制备T型件，其特征在于，所述的工艺需采用T型件成型系统完成，其中所述的T型件成型系统包括：锻模模具、压力控制装置，所述锻模模具至少包括T型成组件，所述T型成组件包括：凸模、左凹模、右凹模以及左滑块、右滑块，在所述的左滑块、右滑块上分别压设有的液压活塞；所述压力控制装置控制所述的左滑块、右滑块的移动，并通过调节压力控制装置的压力大小实现不同的速度；所述的工艺至少包括如下步骤：锻模模具进行预热，预热温度为250℃±10℃；根据6061铝合金的液相温度确定浇筑温度，将熔融成液相的金属倒入容置液态6061铝合金的空腔内，液态金属液填充T型件轴线垂直的圆柱体，在第一压力下进行液态填充，冲头压力小于或等于压在左滑块、右滑块上的液压活塞，冲头加载速度为15mm/s，冲头加载完成后保压20s，6061铝合金凝固后在第二压力下继续加载冲头，使已凝固的金属部分推动所述的左滑块、右滑块向外移动，所述的左滑块、右滑块到达设定位置后，停止冲头加载，通过塑性变形完成两个轴线水平不等径地圆柱部分的成形；其中，第一压力小于第二压力。2.根据权利要求1所述的金属液态填充、塑性流动复合模锻工艺，其特征在于，所述锻模模具包括下模板通过螺塞固定在下模板上的垫板，对置在所述垫板上的凹模固定套，所述左凹模、右凹模分别通过左法兰、右法兰连接在所述凹模固定套上，所述左滑块设置在所述左凹模上，所述右滑块设置在所述右滑块上，在所述的左滑块、右滑块上分别压设有的液压活塞，所述的凸模与左凹模、右凹模单边间隙为0.06至0.1mm；还包括上模板通过螺栓固定在上模板上的凸模固定板，所述凸模固定板和上模板之间设有凸模垫板。3.根据权利要求2所述的金属液态填充、塑性流动复合模锻工艺，其特征在于，在凹模与凹模模套之间设有斜度。4.根据权利要求1所述的金属液态填充、塑性流动复合模锻工艺，其特征在于，压力控制装置包括：油箱、液压泵、溢流阀、节流...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐宏，张新，毛红奎，任霁萍，石阳，张国伟，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14