基于中心压实的X截面拔长方法技术

本发明专利技术公开一种基于中心压实的X截面拔长方法，利用T型窄砧分别对上下、左右两个对面压出凹形，使得预制坯料横截面轮廓呈X状，根据方法所需而设计出一种T型形状的窄砧，T型窄砧的前端凸台为拔长时所需的凹形，T型窄砧可使初始坯料在大的压下量下，仍保持合适大小的凹形。此时金属心部易被锻透，可以抑制心部横向开裂；T型窄砧的前端凸台平端面分别下压预制坯料对面两侧角部凸起金属，从四角处将角部凸起金属压入预制坯料主体，抑制心部对角方向切应变，消除对角线形疏松；同时预制坯料左右两侧凹形会产生指向心部的压应力分量，可减小甚至消除心部横向拉应力，最终实现初始坯料拔长工作高质量完成。

X-section drawing method based on central compaction

The invention discloses an X-section drawing method based on central compaction, which uses T-type narrow anvil to press concave shapes on top and bottom, left and right sides respectively, so that the cross-sectional profile of prefabricated billet is X-shaped. According to the method, a T-shaped narrow anvil is designed. The front end convex platform of T-type narrow anvil anvil is the concave shape needed for drawing. T-type narrow anvil can keep the initial billet under a large amount of pressing. Concave shape of suitable size. At this time, the metal core is easy to be forged through, which can inhibit the transverse cracking of the core; the flat end of the front end of T-type narrow anvil can depress the protruding metal on both sides of the front corner of the prefabricated blank, press the protruding metal into the main body of the prefabricated blank from the four corners, restrain the diagonal shear strain of the center, and eliminate the diagonal loosening; at the same time, the concave shape on both sides of the prefabricated blank will produce compressive stress directing to the center. Component can reduce or even eliminate the transverse tension stress in the center, and ultimately achieve high quality completion of initial billet drawing.

【技术实现步骤摘要】
基于中心压实的X截面拔长方法
本专利技术涉及金属锻造
，尤其涉及一种基于中心压实的X截面拔长方法。
技术介绍
在矩形截面金属锻件拔长过程中，经常会出现心部开裂和对角线形疏松等缺陷，这是由于锻件横截面心部出现的横向拉应力和对角线处产生的切应变导致的，这些缺陷直接影响锻件质量。为解决上述问题，根据力学理论和实验研究结果，当前常用的方法可归纳为以下几个方面：一是利用平砧拔长时，通过合理调整砧宽比和料宽比，使锻件心部尽可能在静水压力下获得充分变形，达到压实心部的目的，然而，受砧宽比和料宽比合理区间限制，使每次的下压量都不得过大，影响工作效率；二是通过改变型砧形状，如V型砧、梯型砧等，来减小甚至消除心部横向拉应力，达到压实心部的目的，然而，各方法所需载荷成倍增加，且不易控制锻件横截面变形的均匀性，进而影响锻件成形的质量；三是利用快速水冷方法改变锻前毛坯内部温度梯度，表层金属迅速降温后形成硬壳，利用外硬壳层金属约束心部金属横向变形，再利用窄砧拔长，使其在很小的压下量下，心部也能获得较大的变形，达到压实心部的目的，然而，由于热传导等因素的影响，工作中锻件内外温度很快趋于均衡，外硬壳层约束作用减弱，因此，工作时间要求很短，工作紧张，心部质量不易保证。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提供一种基于中心压实的X截面拔长方法，目的是完善以往方法存在的缺点，以及改善矩形截面坯料心部质量的拔长方法，该工艺尤其适用于大型长轴类矩形截面坯料拔长工艺。本专利技术的技术方案是提供一种X截面拔长方法，利用T型窄砧分别对上下、左右两个对面压出凹形，获得横截面轮廓呈X状的所述预制坯料，并利用所述T型窄砧对横截面轮廓呈X状的所述预制坯料进行再次压制，从而改变平砧拔长矩形截面坯料时坯料内部的力学状态，所述T型窄砧可使初始坯料在大的压下量下仍保持所需的凹形形状和大小。基于金属塑性力学理论，当利用所述T型窄砧前端凸台的平端面对X形状的所述预制坯料进行压制时，在预制坯料上下面两侧角部凸起金属的影响下不会产生横截面近似三角形的难变形区，从而打乱坯料内部的切应变区，这样使X形状的预制坯料在超过料宽比的范围时，也不会出现心部对角方向的切应力，抑制对角线裂纹的产生，并在下压过程中，X形状的所述预制坯料在两侧凹形影响下，会有横向的压应力分量产生，从而在大的料宽比下也能保证心部不会产生横向拉应力。拔长过程中具体实施步骤如下：(1)根据所述成品坯料要求的最终尺寸，选择合适的规格砧型，所述T型窄砧规格的选择遵从的原则为所述T型窄砧前端凸台的平端面长度L应大于所述成品坯料的最终尺寸，优选范围为大于所述成品坯料最终尺寸的15％～20％，所述T型窄砧前端凸台高度H根据拔长道次要求选择适当即可，优选范围为所述成品坯料最终尺寸的10％～20％，所述T型窄砧的前端凸台坡度α优选范围为20°～40°之间，T型窄砧的砧宽比优选范围为0.5～0.9之间；(2)利用所述T型窄砧部分对所述初始坯料上下两个面压出适当大小的凹面后继续下压，目的是使坯料心部完全锻透，下压量适当即可，但需使压制后的初始坯料高度大于所述T型窄砧前端凸台的平端面宽度，以便将初始坯料沿其中心X轴线顺时针翻转90°后，对另两个表面进行压凹处理；(3)随后将所述初始坯料沿其中心X轴线顺时针翻转90°，对另两个面也压出适当的凹面后继续下压，使预制坯料高度小于所述T型窄砧前端凸台的平端面宽度，目的是使预制坯料沿其中心X轴线顺时针翻转90°后，利用所述T型窄砧前端凸台部分可以对预制坯料整个上表面进行压制，从而不需要换砧；最终使横截面轮廓呈X状预制坯料。(2)和(3)过程中，由于所述T型形状的窄砧下方金属变形较大，心部金属很容易被锻透，所以不会导致心部产生横向裂纹，从而达到压实心部的作用；(4)再次将X状预制坯料沿其中心X轴线顺时针翻转90°，利用所述T型窄砧前端凸台平端面下压X状预制坯料中上下面的两侧角部凸起金属，将该区域金属压入X状预制坯料主体内部，直至压平。此过程中所述角部凸起金属从四角被压入X状预制坯料主体，抑制心部对角方向的切应变产生，从而消除对角线形疏松缺陷。整个下压过程中，左右两侧所述凹面形成指向心部的压力分量可保持心部横向受压；按此方法，第三次将上下面已经压平的预制坯料沿其中心X轴线顺时针翻转90°，压制另两个面，直至完成规定尺寸；在上述步骤(4)中，若将上表面压平后，预制坯料高度未达到所述成品坯料的尺寸要求，则继续下压，使截面轮廓继续呈X状；随后将X状预制坯料沿其中心X轴线顺时针翻转90°，利用所述T型窄砧前端凸台的平端面再次下压另两个面上的角部凸起金属，若将上表面压平后预制坯料高度已达到所述成品坯料的尺寸要求，则压平即可，若将上表面压平后预制坯料高度依然未达到所述成品坯料的尺寸要求，重复上述操作，直至上表面压平后预制坯料高度达到所述成品坯料的尺寸要求，随后将上下面已经压平的预制坯料沿其中心X轴线顺时针翻转90°，将另两个面压平，最终获得符合尺寸要求的所述成品坯料。优选地，所述T型窄砧的前端凸台为拔长时所需的凹形。优选地，所述T型窄砧对矩形截面初始坯料进行压制时，由于所述T型窄砧的前端凸台宽度较窄，下方金属变形较大，心部金属很容易被锻透，因此，不会导致心部产生横向裂纹，压出所需的凹形后继续下压，使心部获得更大的变形，同时，当所述预制坯料高度小于所述T型窄砧的前端凸台平端面宽度后，利用所述T型窄砧前端凸台的平端面就可对所述预制坯料的整个上表面进行压制，无需换砧。优选地，所述T型窄砧前端凸台的平端面对X形状预制坯料的上下对面角部凸起金属进行压下，在X形状预制坯料内部不会形成对角线形的切应变区，而且由于X形状预制坯料的左右两侧凹形产生的指向心部压应力分量，使得心部始终处于压应力状态，从而抑制对角方向疏松和横向裂纹等缺陷的产生。优选地，所述T型窄砧规格的选择所遵从的原则为T型窄砧前端凸台的平端面长度L应大于所述成品坯料的最终尺寸，优选范围为大于所述成品坯料的最终尺寸的15％～20％，所述T型窄砧前端凸台高度H根据拔长道次要求选择适当即可，优选范围为成品坯料的最终尺寸的10％～20％，所述T型窄砧的前端凸台坡度α优选范围为20°～40°之间，所述T型窄砧的砧宽比优选范围为0.5～0.9之间。优选地，对于拔长时单次下压量范围的选择所遵循的原则为第一次下压量为压出所需凹形后，再次下压约为初始坯料高度的5％～8％即可，第二次下压量为压出所需凹形后再次下压，下压量为压制后的预制坯料高度小于T型窄砧前端凸台的平端面长度L，使压制后的预制坯料高度约为L的85％～95％，因坯料轴向伸长而使坯料的横截面积减少，所以后几次压下量较第二次下压量相比逐渐减小，根据最终尺寸和翻转次数而定，适当即可。优选地，从坯料的形状出发，来改善心部的力学状态，并设计出所述T型形状窄砧，从而在拔长过程中就可获得所需的坯料形状，不需在拔长之前对坯料进行任何预先处理。与传统拔长工艺相比，本专利技术具有那些如下优点：一种X截面拔长方法，不需要预先形成合理的温度梯度，同时工作中所用的所述T型窄砧不仅没使所需的载荷增加，而且较普通平砧还略有减小，当所述T型窄砧将初始坯料压制成X状所述预制坯料时，会打破以往平砧拔长矩形截面坯料时料宽比的限制，通过改变坯料形状来改善锻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于中心压实的X截面拔长方法，其特征在于，利用T型窄砧分别对上下对面、左右对面压出凹形，获得横截面轮廓呈X形状的预制坯料，再利用所述T型窄砧对所述横截面轮廓呈X状的预制坯料进行再次压制，从而改变平砧拔长矩形截面坯料时坯料内部的力学状态，所述T型窄砧可使初始坯料在大的压下量下仍保持所需凹形的形状与大小，具体实施步骤如下：(1)利用所述T型窄砧对矩形截面的初始坯料沿上下方向进行压制，从而压出所需凹形，随后将所述初始坯料沿其中心X轴线顺时针翻转90°，接着利用所述T型窄砧再次下压，压出所需凹形，最终获得截面轮廓呈X状的预制坯料；(2)利用所述T型窄砧的前端凸台平端面下压X形状的预制坯料上下对面的角部凸起金属，将所述金属压入X状预制坯料的内部后，根据成品坯料要求的尺寸以预设下压量继续下压；随后将所述预制坯料沿其中心X轴线顺时针翻转90°，利用所述T型窄砧的前端凸台平端面再次下压剩余两面的角部凸起金属，将所述金属压入所述预制坯料的内部后，根据所述成品坯料要求的最终尺寸继续下压；最终获得符合尺寸要求的成品坯料。

【技术特征摘要】
1.一种基于中心压实的X截面拔长方法，其特征在于，利用T型窄砧分别对上下对面、左右对面压出凹形，获得横截面轮廓呈X形状的预制坯料，再利用所述T型窄砧对所述横截面轮廓呈X状的预制坯料进行再次压制，从而改变平砧拔长矩形截面坯料时坯料内部的力学状态，所述T型窄砧可使初始坯料在大的压下量下仍保持所需凹形的形状与大小，具体实施步骤如下：(1)利用所述T型窄砧对矩形截面的初始坯料沿上下方向进行压制，从而压出所需凹形，随后将所述初始坯料沿其中心X轴线顺时针翻转90°，接着利用所述T型窄砧再次下压，压出所需凹形，最终获得截面轮廓呈X状的预制坯料；(2)利用所述T型窄砧的前端凸台平端面下压X形状的预制坯料上下对面的角部凸起金属，将所述金属压入X状预制坯料的内部后，根据成品坯料要求的尺寸以预设下压量继续下压；随后将所述预制坯料沿其中心X轴线顺时针翻转90°，利用所述T型窄砧的前端凸台平端面再次下压剩余两面的角部凸起金属，将所述金属压入所述预制坯料的内部后，根据所述成品坯料要求的最终尺寸继续下压；最终获得符合尺寸要求的成品坯料。2.根据权利要求1所述基于中心压实的X截面拔长方法，其特征在于，所述T型窄砧的前端凸台为拔长时所需的凹形。3.根据权利要求2所述基于中心压实的X截面拔长方法，其特征在于，所述T型窄砧对矩形截面初始坯料进行压制时，所述T型窄砧的前端凸台宽度窄，初...

【专利技术属性】
技术研发人员：仇平，李云龙，朱麒，吕号，姚盼亮，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13