一种锻造模具及锻造方法技术

本发明专利技术提供了一种锻造模具及锻造方法，包括一种锻造模具，该锻造模具为H型锻造生产高温合金鼓筒轴锻造模具，包括相互匹配的上模和下模，所述上模具有向下凹陷于所述下模顶面的下模型腔，所述上模还具有向上凹陷于上模底面的上模型腔以及向下突出于上模底面的凸台，凸台设于上模底面的中心位置处，当所述上模与所述下模闭合后，所述上模型腔和所述下模型腔相结合后的形状与锻件的外形相同。本发明专利技术还公开了一种锻造方法，所述锻造方法包括：将棒料制备坯料；将所述坯料进行镦粗滚圆处理，制备饼坯；将所述饼坯进行加工外圆面处理，制备加工后的饼坯；将所述加工后的饼坯置于锻造模具中进行锻造处理，制造锻件。

【技术实现步骤摘要】
一种锻造模具及锻造方法
本专利技术属于锻造
，具体涉及一种锻造模具及锻造方法，尤其涉及的是一种大型高温合金鼓筒轴“H”型锻造(正挤压+反挤压)模锻件的制造方法。
技术介绍
高温合金鼓筒轴属于发动机关键转动件，随着国产发动机的需求量与日俱增，对于高温合金鼓筒轴的需求越来越大，现有技术中，高温合金鼓筒轴的锻造通常采用自由锻方式或“U”型反挤压的设计方案，然而，采用自由锻方式生产的锻件，材料利用率低，热处理淬透性差，金属流线基本被切断，组织力学性能和均匀性得不到保证。采用“U”型反挤压适用于钛合金鼓筒锻件的生产，高温合金由于金属流动性差，采用该种锻造方法存在锻造火次多，锻件性能合格率低等问题，现阶段已难以满足国产发动机对于大型高温合金鼓筒轴锻件日益增长的使用需求。因此，需要不断改进大型高温合金鼓筒轴模锻件的制造方法，以满足日益增长的使用需求。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种锻造模具，以解决现有技术中高温合金鼓筒轴模锻件锻造过程中存在的锻造火次多、材料利用率低、组织力学性能差、工艺繁琐以及生产效率低等问题。具体的方案如下：一种锻造模具，该锻造模具为H型锻造生产高温合金鼓筒轴锻造模具，包括相互匹配的上模和下模，所述上模具有向下凹陷于所述下模顶面的下模型腔，所述上模还具有向上凹陷于上模底面的上模型腔以及向下突出于上模底面的凸台，凸台设于上模底面的中心位置处，当所述上模与所述下模闭合后，所述上模型腔和所述下模型腔相结合后的形状与锻件的外形相同。所述下模设有下顶出杆，所述下顶出杆用于将锻造成型的锻件从所述下模中顶出。还包括当所述上模与所述下模闭合后，所述上模的底面与所述下模的顶面相接触形成分模面。所述下模型腔的侧壁拔模斜度为0°～3°，所述下模型腔底部内侧壁拔模斜度为15°～30°，所述下模型腔的凹圆角为R30mm～R50mm；所述上模型腔的侧壁拔模斜度为5°～10°。在设置下模型腔的侧壁拔模斜度和上模型腔的侧壁拔模斜度d1时，下模型腔的侧壁拔模斜度和上模型腔的侧壁拔模斜度d1吻合时可使金属在上模的凸台挤压下，沿下模型腔和上模型腔往上流动时受到下模侧壁和上模侧壁的摩擦阻力降到最小，其中，下模型腔的侧壁拔模斜度为0°～3°，上模型腔的侧壁拔模斜度d1为3°～10°。所述凸台底部的凸圆角R1为R20mm～R50mm，下顶杆上端的凸圆角R2设为R10mm～R30mm。所述上模中凸台底部的斜度D为5°～15°。本专利技术的第二目的在于提供一种基于所述锻造模具的锻造方法，具体的方案如下：一种锻造方法，基于上述所述的锻造模具，包括如下步骤:S1、将坯料进行镦粗滚圆处理，制备饼坯；该步骤中，先使用电阻炉预热，当炉温达到预期温度时将坯料放入电阻炉中加热，当炉温回升到预期温度时保温一段时间，然后将加热好的坯料快速移出电阻炉，在快锻机上对该坯料进行镦粗滚圆，最后将该坯料处理成饼坯；S2、将饼坯进行加工外圆面处理，制备加工后的饼坯；该步骤中，对该饼坯进行加工外圆面处理，包括饼坯的上下面和侧面，以使饼坯的直径小于上述锻造模具中下模型腔的内径，一般控制饼坯的直径比下模型腔的内径小5mm，同时需从加工后的饼坯的上下面方向进行探伤，对饼坯的直径进行如此精确的控制，使得饼坯加热后能够顺利放入到下模型腔中；S3、将加工后的饼坯置于锻造模具中进行锻造处理，制造锻件；该步骤中，先使用电阻炉预热，当炉温达到预期温度时将加工后的饼坯放入电阻炉中加热，当炉温回升到预期温度时保温一段时间，然后将加热好的加工后的饼坯快速移出电阻炉后置于预热后的上述锻造模具中，在模锻液压机上对该加工后的饼坯进行一火次锻造成型；此外，加工后的饼坯放入电阻炉前应喷涂防护润滑剂Ti6，锻造模具采用水基石墨润滑；S4、通过下顶出杆将锻件从锻造模具中顶出；该步骤中，整个锻造过程完成后，开启下顶出杆，将锻件从下模型腔中顶出。本专利技术的锻造模具具有较小的拔模斜度，生产出的锻件余量小，能够有效提高材料的利用率、保持锻件的金属流线的完整性以及提升锻件的组织力学性能，有效缩短了锻件的锻造周期。采用本锻造模具的锻造方法，提高了锻件的合格率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中的传统模锻方式加工出的锻件的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的锻造模具的剖面结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的锻造模具加工出的锻件的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的锻造模具加工出的锻件上部的显微组织放大图；图5为本专利技术实施例提供的锻造模具加工出的锻件中部的显微组织放大图；图6为本专利技术实施例提供的锻造模具加工出的锻件下部的显微组织放大图。图中：1、上模，2、下模，3、下顶出杆，4、下模型腔，5、上模型腔，6、凸台，7、分模面；h、上模型腔的深度，d1、上模型腔的侧壁拔模斜度，d2、下模型腔的侧壁拔模斜度，R1、凸台底部的凸圆角，R2、下顶杆上端的凸圆角。具体实施方式下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。参照图1，图1中所示的高温合金鼓筒轴是通过现有技术中的“U”型反挤压传统模锻方式加工出的，图1中的虚线所示的为由该锻件进一步加工出的粗加工件。由于高温合金金属流动性差，采用该种方法一般均需多火次模锻成型，锻造火次是影响高温合金锻件组织性能的主要参数，多火次锻造易造成锻件组织性能不合格，同时，多火次锻造也增加了制造成本及生产周期。参照图2及图3，本专利技术实施例提供一种锻造模具，一般用于大型高温合金鼓筒轴的加工，包括相互匹配的上模1和下模2，其中下模2具有向下凹陷于下模2顶面的下模型腔4，上模1具有向上凹陷于上模1底面的上模型腔5以及向下突出于上模1底面的凸台6，凸台6设于上模1底面的中心位置处；当上模1与下模2闭合后，上模型腔5和下模型腔4相结合后的形状与锻件的外形相同。为使利用该锻造模具加工出的锻件的流线更加流畅，以及使锻件的侧壁有较小的拔模斜度，本专利技术实施例中提供的锻造模具对此做了进一步改进。在设置下模型腔的侧壁拔模斜度和上模型腔的侧壁拔模斜度d1时，考虑到减小下模型腔的侧壁拔模斜度和上模型腔的侧壁拔模斜度d1可使金属在上模1的凸台6挤压下，沿下模型腔4和上模型腔5往上流动时受到下模侧壁和上模侧壁的摩擦阻力降到最小，而且这样生产出的锻件具有较小的拔模斜度，大幅降低了锻件余量，提高了材料利用率，也保证了锻件的金属流线的完整性；但是，考虑到便于成型后的锻件有利于从上模脱落下来，上模型腔的侧壁拔模斜度d1不能小于3°。因此，本专利技术实施例提供的锻造模具中，下模型腔的侧壁拔模斜度设为0°～3°，上模型腔的侧壁拔模斜度d1设为3°～10°。在设置上模1中凸台底部的凸圆角R1和下顶杆上端的凸圆角R2时，考虑到上模1中凸台底部的凸圆角R1和下顶杆上端的凸圆角R2较小时，金属在下模型腔4和上模型腔5中流动不通畅，锻造所需的压力会增大，金属表面也会出现撕裂等锻造缺陷；但是，考虑到上模1中凸台底部的凸圆角R1和下顶杆上端的凸圆角R2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锻造模具，该锻造模具为H型锻造生产高温合金鼓筒轴锻造模具，其特征在于，包括相互匹配的上模和下模，所述上模具有向下凹陷于所述下模顶面的下模型腔，所述上模还具有向上凹陷于上模底面的上模型腔以及向下突出于上模底面的凸台，凸台设于上模底面的中心位置处，当所述上模与所述下模闭合后，所述上模型腔和所述下模型腔相结合后的形状与锻件的外形相同。

【技术特征摘要】
1.一种锻造模具，该锻造模具为H型锻造生产高温合金鼓筒轴锻造模具，其特征在于，包括相互匹配的上模和下模，所述上模具有向下凹陷于所述下模顶面的下模型腔，所述上模还具有向上凹陷于上模底面的上模型腔以及向下突出于上模底面的凸台，凸台设于上模底面的中心位置处，当所述上模与所述下模闭合后，所述上模型腔和所述下模型腔相结合后的形状与锻件的外形相同。2.根据权利要求1所述的锻造模具，其特征在于，所述下模设有下顶出杆，所述下顶出杆用于将锻造成型的锻件从所述下模中顶出。3.根据权利要求1所述的锻造模具，其特征在于，还包括当所述上模与所述下模闭合后，所述上模的底面与所述下模的顶面相接触形成分模面。4.根据权利要求1所述的锻造模具，其特征在于，所述下模型腔的侧壁拔模斜度为0°～3°，所述下模型腔底部内侧壁拔模斜度为15°～30°，所述下模型腔的凹圆角为R30mm～R50mm；所述上模型腔的侧壁拔模斜度为5°～10°。5.根据权利要求1或4所述的锻造模具，其特征在于，在设置下模型腔的侧壁拔模斜度和上模型腔的侧壁拔模斜度d1时，下模型腔的侧壁拔模斜度和上模型腔的侧壁拔模斜度d1吻合时可使金属在上模的凸台挤压下，沿下模型腔和上模型腔往上流动时受到下模侧壁和上模侧壁的摩擦阻力降到最小，其中，下模型腔的侧壁拔模斜度为0°～3°，上模型腔的侧壁拔模斜度d1为3°～10°。6.根据权利要求1所述的锻造模具，其特征在于，所述凸台底部的凸圆角R1为R20mm～R50mm，下...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，刘广义，朱敏玲，冯晓花，
申请(专利权)人：西安三角防务股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61