一体化模锻成型工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种一体化模锻成型工艺，制备铝基复合材料；将熔融成液相的金属倒入容置液态铝基复合材料的空腔内，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，铝基复合材料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。

Integrated die forging process

The invention relates to an integrated forging molding process, the preparation of aluminum matrix composites; will melt into liquid metal into the cavity of liquid aluminum matrix composites, T axis vertical cylinders filled with liquid metal liquid, liquid filling in the first punch under pressure, pressure of less than or equal to the hydraulic piston the pressure in the left and right slider on the slider, punch loading speed is 15mm/s, after the completion of punch loading pressure 20s, solidification of aluminum matrix composites after loading in second under the pressure of the punch, the left slider and the right slider to make the metal part of the solidified push the outward movement of the slider and the right slider, left the reaches a set position, stop punch loading, plastic deformation by two horizontal axis diameter ranging from cylindrical part forming; wherein the first pressure pressure is less than second.

【技术实现步骤摘要】
一体化模锻成型工艺
本专利技术涉及一种一体化模锻成型工艺。
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，以期创设一种一体化模锻成型工艺，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一体化模锻成型工艺。本专利技术一体化模锻成型工艺，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：制备铝基复合材料；锻模模具进行预热，预热温度为250℃±10℃；根据铝基复合材料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铝基复合材料的空腔内，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，铝基复合材料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。铝基复合材料的制备方法包括：基体材料为2A50锻铝合金，增强体材料为SiCp颗粒，SiCp颗粒颗粒度为7μm，体积分数8％；对SiCp颗粒进行预处理，得到备用的增强体颗粒；熔炼2A50铝合金：用坩埚熔炼铝合金到640℃～660℃，加入精炼剂，精炼5分钟后除渣，除渣时对铝合金液进行搅拌，并上、下移动；在铝合金液中加入1.5wt％～2wt％的纯Mg；SiCp颗粒预热：将SiCp颗粒用10g铝箔包裹起来，放入加热炉的坩埚中加热至600℃，并保温30min至60min；先将预热后的SiCp颗粒加入搅拌坩埚内，然后加入铝合金液，进行加热，当温度加热至680℃以上时、保温30min以上后开始搅拌，搅拌时，依据坩埚内的材料含量调节搅拌棒的上下位置，每搅拌3至5分钟后改变搅拌棒旋转方向；搅拌温度680℃～700℃，搅拌时间：60min，搅拌速度：875r/min。进一步地，对SiCp颗粒进行预处理具体包括：酸洗：用10％的HF溶液浸泡SiCp颗粒24h进行酸洗；清洗：对酸洗24h后的SiCp悬浊液用大量蒸馏水多次清洗，每1～2小时换一次蒸馏水，直至溶液达到中性；烘干：把SiCp液体表面的清水除去，在烘干箱中140℃～160℃的条件下烘干24h～28h；研磨：烘干后的SiCp出现结块现象，用研钵进行研磨，使其成为粉末状，研磨之后密封保存；烧结：经过上述过程处理的SiCp需要在800℃±5℃高温下烧结2～3小时。进一步地，所述的烧结过程具体为：将坩埚放入加热炉中随炉预热到100℃～150℃，将SiCp颗粒放入坩埚中随炉加热到300℃～400℃，保温30min左右，并不断搅拌；加热到800℃进行烧结，烧结过程中需要不断搅拌；随炉冷却至室温。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，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，本专利技术一体化模锻成型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、武器装备采用轻质铝基复合材料制件提供一项高效、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是本专利技术铝基复合材料的制备的流程图；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-螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种一体化模锻成型工艺，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：制备铝基复合材料；锻模模具进行预热，预热温度为250℃±10℃；根据铝基复合材料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铝基复合材料的空腔内，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，铝基复合材料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。铝基复合材料的制备方法包括：基体材料为2A50锻铝合金，增强体材料为SiCp颗粒，SiCp颗粒颗粒度为7μm，体积分数8％；对SiCp颗粒进行预处理，得到备用的增强体颗粒；熔炼2A50铝合金：用坩埚熔炼铝合金到640℃～660℃，加入精炼剂，精炼5分钟后除渣，除渣时对铝合金液进行搅拌，并上、下移动；在铝合金液中加入1.5wt％～2wt％的纯Mg；SiCp颗粒预热：将SiCp颗粒用10g铝箔包裹起来，放入加热炉的坩埚中加热至600℃，并保温30min至60min；先将预热后的SiCp颗粒加入搅拌坩埚内，然后加入铝合金液，进行加热，当温度加热至680℃以上时、保温30min以上后开始搅拌，搅拌时，依据坩埚内的材料含量调节搅拌棒的上下位置，每搅拌3至5分钟后改变搅拌棒旋转方向；搅拌温度680℃～700℃，搅拌时间：60min，搅拌速度：875r/min。...

【技术特征摘要】
2017.04.13 CN 201710240341X1.一种一体化模锻成型工艺，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：制备铝基复合材料；锻模模具进行预热，预热温度为250℃±10℃；根据铝基复合材料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铝基复合材料的空腔内，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，铝基复合材料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。铝基复合材料的制备方法包括：基体材料为2A50锻铝合金，增强体材料为SiCp颗粒，SiCp颗粒颗粒度为7μm，体积分数8％；对SiCp颗粒进行预处理，得到备用的增强体颗粒；熔炼2A50铝合金：用坩埚熔炼铝合金到640℃～660℃，加入精炼剂，精炼5分钟后除渣，除渣时对铝合金液进行搅拌，并上、下移动；在铝合金液中加入1.5wt％～2wt％的纯Mg；SiCp颗粒预热：将SiCp颗粒用10g铝箔包裹起来，放入加热炉的坩埚中加热至600℃，并保温30min至60min；先将预热后的SiCp颗粒加入搅拌坩埚内，然后加入铝合金液，进行加热，当温度加热至680℃以上时、保温30min以上后开始搅拌，搅拌时，依据坩埚内的材料含量调节搅拌棒的上下位置，每搅拌3至5分钟后改变搅拌棒旋转方向；搅拌温度680℃～700℃，搅拌时间：60min，搅拌速度：875r/min。2.根据权利要求1所述的一体化模锻成型工艺，其特征在于，对SiCp颗粒进行预处理具体包括：酸洗：用10％的HF溶液浸泡SiCp颗粒24h进行酸洗；清洗：对酸洗24h后的SiCp悬浊液用大量蒸馏水多次清洗，每1～2小时换一次蒸馏水，直至溶液达到中性；烘干：把SiCp液体表面的清水除去，在烘干箱中140℃～160℃的条件下烘干24h～28h；研磨：烘干后的SiCp出现结块现象，用研钵进行研磨，使其成为粉末状，研磨之后密封保存；烧结：经过上述过程处理的SiCp需要在800℃±5℃高温下烧结2～3小时。3.根据权利要求2所述的一体化模锻成型工艺，其特征在于，所述的烧结过程具体为：将坩埚放入加热炉...

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